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關(guān)鍵詞:表觀遺傳學(xué) 教學(xué) 研究生
中圖分類(lèi)號(hào)研究生教育是高等教育的重要組成部分,是培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次人才的重要手段。今天的社會(huì)對(duì)研究生的全面素質(zhì)和創(chuàng)新能力提出更高的要求,而專(zhuān)業(yè)課教學(xué)是研究生教育的最基本部分,是提高研究生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的直接途徑,因此,提高專(zhuān)業(yè)課教學(xué)水平對(duì)研究生的培養(yǎng)具有十分重要的意義[1]。隨著生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,知識(shí)更新速度加快,學(xué)科之間相互交叉、相互滲透,邊緣學(xué)科和新興學(xué)科不斷涌現(xiàn)。表觀遺傳學(xué)是近幾年來(lái)生命科學(xué)迅速發(fā)展的前沿學(xué)科之一,其理論與技術(shù)已經(jīng)廣泛滲透至生物學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)及預(yù)防醫(yī)學(xué)的各個(gè)學(xué)科。表觀遺傳學(xué)是我們學(xué)院學(xué)術(shù)型碩士研究生專(zhuān)業(yè)課程和專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士研究生專(zhuān)業(yè)知識(shí)模塊的主干課程。如何適應(yīng)新形勢(shì)下研究生培養(yǎng)的需要,筆者主要針對(duì)研究生表觀遺傳學(xué)教學(xué)談一些自己的看法及建議。
1 教師業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高
生物醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變對(duì)教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)和能力提出了相應(yīng)的更高要求。不僅要求教師有生命科學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí),而且還要有生物醫(yī)學(xué)理論方面的知識(shí),同時(shí)要求教師的技術(shù)知識(shí)層次能跟上生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)推廣周期不斷縮短的趨勢(shì)。我們?cè)谘芯可谋碛^遺傳學(xué)教學(xué)中,隨時(shí)進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研,密切關(guān)注最新高水平期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議的相關(guān)信息,不斷補(bǔ)充傳達(dá)的最新知識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注當(dāng)前研究活躍的腫瘤、衰老、心血管疾病、感染性疾病與表觀遺傳學(xué)的最新研究進(jìn)展情況,著重介紹營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境、應(yīng)激、細(xì)胞代謝在表觀遺傳變化中的重要作用機(jī)制。這些新知識(shí)非常受研究生的歡迎,引起他們濃厚的興趣。通過(guò)這些新知識(shí)的學(xué)習(xí),不僅開(kāi)闊了研究生的學(xué)習(xí)視野,啟發(fā)了他們的創(chuàng)新思維,同時(shí)使他們形成良好的文獻(xiàn)調(diào)研和學(xué)術(shù)研討的習(xí)慣,逐步形成和掌握正確的科研方法,為即將開(kāi)展的課題研究工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在教學(xué)過(guò)程中反過(guò)來(lái)能進(jìn)一步促進(jìn)教師知識(shí)結(jié)構(gòu)的不斷更新,達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的目的。
2 改革教學(xué)內(nèi)容,形成完整的表觀遺傳學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系
與經(jīng)典遺傳學(xué)以研究基因序列決定生物學(xué)功能為核心相比,表觀遺傳學(xué)主要研究基于染色質(zhì)事件對(duì)于這些“表觀遺傳密碼”的建立和維持的機(jī)制,及其如何決定細(xì)胞的表型和個(gè)體的發(fā)育。在表觀遺傳學(xué)研究生課堂教學(xué)過(guò)程中必須具有一定的前瞻性,引導(dǎo)研究生關(guān)注表觀遺傳學(xué)學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài),密切注意學(xué)科的交叉和延伸,緊跟表觀遺傳學(xué)的發(fā)展方向和學(xué)科發(fā)展的突破點(diǎn)。課堂教學(xué)過(guò)程中把最主要的精力放在表觀遺傳學(xué)學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展最活躍最富潛力的研究方向上,例如表觀遺傳機(jī)制在癌癥等疾病中的作用機(jī)制,細(xì)胞代謝與表觀遺傳變化的關(guān)系等。表觀遺傳學(xué)是生命科學(xué)中一個(gè)普遍而又十分重要的新研究領(lǐng)域。它不僅對(duì)基因表達(dá)、調(diào)控、遺傳有重要作用,而且在腫瘤、免疫、病毒感染復(fù)制等許多疾病的發(fā)生和防治中亦具有十分重要的意義。在教學(xué)過(guò)程中主要內(nèi)容包括:表觀遺傳學(xué)概論,DNA甲基化,組蛋白修飾,染色質(zhì)重塑,基因組印記,X染色體失活,siRNA與miRNA介導(dǎo)的調(diào)控,表觀遺傳學(xué)與疾病,表觀遺傳學(xué)與癌癥,天然產(chǎn)物及中草藥的發(fā)展對(duì)表觀遺傳學(xué)的展望,表觀遺傳學(xué)的治療進(jìn)展。上述內(nèi)容形成完整的表觀遺傳學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)有選擇地插入一些小型專(zhuān)題講座及相關(guān)的研究歷史背景資料的方式,介紹和強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)和掌握表觀遺傳學(xué)的重要性,既活躍了課堂,又把課程從枯燥的理論講解中解放出來(lái),同時(shí)激發(fā)了研究生的學(xué)習(xí)積極性,拓寬相關(guān)的知識(shí)面[2]。同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中注重前沿進(jìn)展內(nèi)容的加入,如代謝、營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境等影響因素與表觀遺傳學(xué)的相關(guān)進(jìn)展。
3 改革教學(xué)方法,培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力
本課程所授課的對(duì)象是已具備一定自學(xué)能力和學(xué)習(xí)主動(dòng)性的研究生,最重要的是培養(yǎng)他們科學(xué)地發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的能力、準(zhǔn)確表達(dá)個(gè)人思想見(jiàn)解的能力以及科研創(chuàng)新能力。本課堂選課人數(shù)一般在十人左右,因此課堂教學(xué)的特點(diǎn)在于小班授課。由于是小班教學(xué),增加了教學(xué)的靈活性和增強(qiáng)了師生之間互動(dòng)的可能性,師生之間的交流與溝通增多。因此在教學(xué)過(guò)程中采用教師課堂授課、學(xué)生參與研討、學(xué)生講授等多種教學(xué)方式,強(qiáng)調(diào)講授、研論、文獻(xiàn)調(diào)研、學(xué)術(shù)講座、論文報(bào)告、文獻(xiàn)綜述等多種方式并重的原則。在教學(xué)過(guò)程中,合理安排時(shí)間,讓研究生充分參與到教學(xué)的研討,結(jié)合自己的研究方向發(fā)表自己獨(dú)特的見(jiàn)解,闡述自己的學(xué)術(shù)觀點(diǎn),這種教學(xué)方式為研究生迅速進(jìn)入科研工作的角色奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),增強(qiáng)了研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。發(fā)揮現(xiàn)代多媒體技術(shù)在教學(xué)中的重要作用,電子課件與板書(shū)相結(jié)合,同時(shí)采用圖片、視頻播放、動(dòng)畫(huà)等多種方式的應(yīng)用。倡導(dǎo)啟發(fā)式教育,摒棄灌輸式教學(xué)方法,講授基本理論知識(shí)的同時(shí)注意結(jié)合科研最新進(jìn)展情況拓寬學(xué)生知識(shí)面,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),使學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐應(yīng)用能力同步得到提高,取得了較好的教學(xué)效果。對(duì)由于受學(xué)時(shí)限制而不能在課堂上詳細(xì)介紹的前沿內(nèi)容可使用討論法,安排學(xué)生課后自學(xué),啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題,通過(guò)課堂討論得到解決。還可以在部分單元結(jié)束后,要求研究生根據(jù)自己的專(zhuān)業(yè)方向,結(jié)合查閱最新的文獻(xiàn)資料,撰寫(xiě)小專(zhuān)題報(bào)告,組織交流討論,以便鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí),并進(jìn)一步拓寬知識(shí)面。研究生不同于本科生,他們有強(qiáng)烈的求知欲孥,有較高的學(xué)習(xí)熱情,有較強(qiáng)的自學(xué)能力,所以在教學(xué)中倡導(dǎo)自學(xué),組織討論,是因材施教、培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的好方法。
4 多種考核方式結(jié)合,檢驗(yàn)教學(xué)效果。
在研究生的考核方面,不僅僅局限于對(duì)課內(nèi)授課內(nèi)容的掌握程度,還可以采用綜述、專(zhuān)題小報(bào)告、PPT匯報(bào)、模擬課題設(shè)計(jì)等綜合考核方式,注重知識(shí)的活學(xué)活用和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng),這樣才有利于研究生即打好廣博、堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),又能其重組知識(shí)框架,只有這樣,研究生的創(chuàng)新意識(shí)才能夠得到增強(qiáng)。
研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是受多因素復(fù)雜交錯(cuò)影響的,要提升研究生的創(chuàng)新能力,既要保證培養(yǎng)研究生的客觀條件充足,又要發(fā)揮研究生的主觀能動(dòng)性。研究生教育只有適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的要求,才能不斷培養(yǎng)出符合社會(huì)需要的高層次創(chuàng)新型人才。表觀遺傳學(xué)既是目前迅速發(fā)展的學(xué)科和熱點(diǎn)領(lǐng)域,在生物醫(yī)學(xué)各種學(xué)科存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。它也是我們學(xué)院研究生重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,對(duì)于培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)研究生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力具有重要的作用。只有在教學(xué)實(shí)踐中不斷地提高教師自身素質(zhì),調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法,才能達(dá)到預(yù)期目的。
參考文獻(xiàn)
基因組印記
基因組印記是一種不遵循傳統(tǒng)孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的表觀遺傳現(xiàn)象。這是由于來(lái)源于某一親本的等位基因或其所在的染色體發(fā)生了表觀遺傳修飾,導(dǎo)致不同親本來(lái)源的兩個(gè)等位基因在子代細(xì)胞中表達(dá)不同。受印記機(jī)制調(diào)控而差異表達(dá)的基因稱之為印記基因(imprintedgene)。目前在植物、昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物中均發(fā)現(xiàn)了基因組印記現(xiàn)象,而在鳥(niǎo)類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、爬行類(lèi)和兩棲類(lèi)動(dòng)物普遍認(rèn)為不存在印記現(xiàn)象。1991年Bartolomei等采用基因敲除技術(shù)在小鼠中首次確認(rèn)了類(lèi)胰島素生長(zhǎng)因子2型受體和非編碼RNAH19基因兩個(gè)母源印記基因及一個(gè)類(lèi)胰島素生長(zhǎng)因子2型父源印記基因。2007年,杜克大學(xué)的研究人員用機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能形式發(fā)現(xiàn)了156個(gè)新的印記基因,并以此為基礎(chǔ)創(chuàng)造了第一張人類(lèi)基因組印記基因圖譜。
X染色體失活
X染色體失活是指雌性哺乳類(lèi)細(xì)胞中兩條X染色體的其中之一失去活性的現(xiàn)象,X染色體會(huì)被包裝成異染色質(zhì),進(jìn)而因功能受抑制而沉默化,這種現(xiàn)象也稱為X染色體的劑量補(bǔ)償(dosagecompensation)。X染色體失活的起始和選擇發(fā)生在胚胎發(fā)育的早期,這個(gè)過(guò)程被X染色體失活中心(X-inactivationcenter,XIC)所控制,是一種反義轉(zhuǎn)錄的調(diào)控模式。這個(gè)失活中心存在著X染色體失活的特異性轉(zhuǎn)錄基因,當(dāng)失活命令下達(dá)時(shí),這個(gè)基因產(chǎn)生1個(gè)17kb不翻譯的RNA與X染色體結(jié)合,介導(dǎo)DNA甲基化和組蛋白修飾,引發(fā)并維持X染色體的失活。X染色體失活中心還有“記數(shù)”功能,即保持每個(gè)二倍體中僅有1條X染色體有活性,其余全部失活。X染色體的失活狀態(tài)需要表觀遺傳修飾來(lái)維持,可以通過(guò)有絲或減數(shù)分裂遺傳給后代。
非編碼RNA
非編碼RNA是指不能翻譯為蛋白質(zhì)的功能性RNA分子,其中包括rRNA、tRNA、snRNA、snoRNA、microRNA等多種已知功能的RNA以及未知功能的RNA。按照它們的大小可分為長(zhǎng)鏈非編碼RNA和短鏈非編碼RNA,前者在基因簇以至于整個(gè)染色體水平發(fā)揮順式調(diào)節(jié)作用,后者在基因組水平調(diào)控基因表達(dá)并介導(dǎo)mRNA的降解,誘導(dǎo)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變,決定細(xì)胞的分化命運(yùn),還對(duì)外源的核酸序列有降解作用以保護(hù)本身的基因組。microRNA是一類(lèi)內(nèi)源產(chǎn)生的長(zhǎng)度約為22個(gè)核苷酸的非編碼小RNA分子,廣泛存在于真核生物甚至病毒中,通過(guò)調(diào)節(jié)編碼蛋白的基因的表達(dá)或翻譯來(lái)發(fā)揮調(diào)控作用。microRNA的功能十分廣泛并且滲入到了生理病理學(xué)的各種調(diào)控途徑中,包括發(fā)育周期、細(xì)胞增殖和分化、細(xì)胞凋亡、新陳代謝、神經(jīng)調(diào)控、腫瘤發(fā)生以及病毒和宿主的相互作用等。在法醫(yī)學(xué)應(yīng)用中,由于降解后的片段長(zhǎng)度過(guò)小,不能進(jìn)行有效的PCR擴(kuò)增,然而microRNA就能滿足降解檢材的PCR擴(kuò)增,開(kāi)始成為關(guān)注的熱點(diǎn)。
表觀遺傳學(xué)在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
1表觀遺傳學(xué)與親權(quán)鑒定
自1985年英國(guó)遺傳學(xué)家AlecJeffreys教授首次報(bào)道DNA指紋圖技術(shù)應(yīng)用于法醫(yī)DNA分析以來(lái),DNA分析技術(shù)已經(jīng)在多起重大的刑事犯罪偵破和民事訴訟中發(fā)揮重要的作用。目前主要是以熒光標(biāo)記STR與SNP等傳統(tǒng)遺傳標(biāo)記進(jìn)行個(gè)體識(shí)別和親權(quán)鑒定。但在法醫(yī)學(xué)親子鑒定中,尤其是子代為雜合子或者父(母)和子代為相同的雜合子的單親鑒定中,親代的必需等位基因可能無(wú)法確定,使基因座的鑒別能力下降。但通過(guò)使用親緣特異性甲基化遺傳標(biāo)記可以直接判定等位基因的親源,從而確定親代的必需等位基因。Zhao等應(yīng)用甲基化特異性PCR對(duì)被甲基化標(biāo)記的母系SNP位點(diǎn)rs220028進(jìn)行檢測(cè)證明了這一觀點(diǎn)。另外,Poon等報(bào)道,采用DNA甲基化標(biāo)記可有效識(shí)別孕婦外周血中的胎兒DNA,這也為產(chǎn)前的親權(quán)鑒定提供了一種非侵入性的檢測(cè)方法。
2表觀遺傳學(xué)與年齡推斷鑒定
個(gè)體年齡推斷一直是法醫(yī)學(xué)研究的重要內(nèi)容。目前實(shí)際工作中,個(gè)體年齡推斷主要依據(jù)人類(lèi)學(xué)方法,通過(guò)測(cè)量與年齡相關(guān)的骨骼、牙齒標(biāo)志等,根據(jù)相關(guān)模型進(jìn)行推算。近年來(lái),許多研究者發(fā)現(xiàn)表觀遺傳學(xué)為個(gè)體年齡推斷的研究提供了一種新的思路。DNA甲基化隨年齡變化的特點(diǎn)為利用甲基化標(biāo)記進(jìn)行年齡推斷提供了可能。陳培利等利用人胚肺二倍體成纖維細(xì)胞(humanembryoniclungdiploidfibroblast,2BS)進(jìn)行體外培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)其p16基因啟動(dòng)子區(qū)及外顯子Ⅰ處的DNA甲基化水平隨個(gè)體細(xì)胞代齡的增加而降低。Tra等用限制性標(biāo)記基因組掃描(restrictionlandmarkgenomescanning,RLGS)技術(shù)對(duì)T淋巴細(xì)胞2000個(gè)基因座的甲基化年齡變化情況進(jìn)行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)29個(gè)基因座有變化,其中23個(gè)增加,6個(gè)降低。由于甲基化標(biāo)記數(shù)目眾多,從中可以篩選出一組適合于法醫(yī)學(xué)應(yīng)用的、年齡變化有規(guī)律的座位,應(yīng)用于微量檢材的年齡推斷。尹慧等用高效液相色譜(HPLC)法對(duì)94個(gè)健康個(gè)體DNA甲基化水平的檢測(cè)發(fā)現(xiàn),5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)含量隨年齡增加而降低,50歲以上與50歲以下年齡組5mC含量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2010年,Teschendorff等通過(guò)對(duì)261個(gè)絕經(jīng)后婦女全血樣本約14000個(gè)基因啟動(dòng)子區(qū)超過(guò)27000個(gè)CpG的甲基化狀態(tài)進(jìn)行分析,證實(shí)干細(xì)胞多梳蛋白家族(polycombgroup,PcG)靶基因比非靶基因更容易隨年齡發(fā)生甲基化,并且變化不依賴于組織類(lèi)型、疾病狀態(tài)和甲基化水平。
Bocklandt等通過(guò)分析唾液中的DNA甲基化標(biāo)記,可以預(yù)測(cè)一個(gè)樣本組成員的年齡,結(jié)果與實(shí)際年齡相差大約在5歲范圍內(nèi)。這項(xiàng)技術(shù)如果被確證,可能會(huì)成為法醫(yī)取證方面很有用的一種工具。同時(shí),它還表明了一種可能性:DNA甲基化修飾或許可以提供一種比計(jì)算生日更具醫(yī)學(xué)相關(guān)性的年齡測(cè)定方法。
2010年,NorenHooten等在外周血單核細(xì)胞中的800個(gè)microRNA標(biāo)記中篩選出9個(gè)與年齡相關(guān)的基因,但發(fā)現(xiàn)其中5個(gè)與疾病有關(guān),該研究表明microRNA可以作為推斷年齡以及和年齡相關(guān)疾病的診斷指標(biāo)。
2011年,國(guó)內(nèi)Jin等首次報(bào)道了通過(guò)體細(xì)胞發(fā)揮功能的組蛋白修飾基因?qū)λダ线@一重要生物學(xué)過(guò)程的調(diào)控作用。這項(xiàng)研究通過(guò)生物化學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)相結(jié)合的方法,發(fā)現(xiàn)組蛋白H3K27me2/3去甲基酶UTX-1/UTX對(duì)衰老發(fā)揮了重要的調(diào)控作用。在秀麗線蟲(chóng)中,該基因的雜合突變體及野生型的RNAi敲降后都能極大地延長(zhǎng)線蟲(chóng)壽命,使其抗逆性也大大加強(qiáng)。遺傳學(xué)分析發(fā)現(xiàn)其功能依賴于胰島素樣信號(hào)通路。這種通過(guò)重新建立組蛋白修飾模式的方式,揭示了細(xì)胞的重編程在抑制衰老過(guò)程中的重要作用,并提示其作用機(jī)制在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中同樣存在。
3表觀遺傳學(xué)與雙生子的鑒別
同卵雙生子(monozygotictwins,MZ)是由一個(gè)受精卵經(jīng)過(guò)卵裂產(chǎn)生兩個(gè)單獨(dú)的細(xì)胞,并發(fā)育為完全獨(dú)立的個(gè)體,因此同卵雙生兩個(gè)個(gè)體的遺傳背景完全相同,享有共同的DNA序列。在法醫(yī)DNA分析領(lǐng)域,現(xiàn)有的DNA分析手段尚不能有效鑒別同卵雙生個(gè)體。
但是近年來(lái),眾多研究都已證實(shí),同卵雙生子的表觀遺傳學(xué)水平存在一定的差異。Fraga等對(duì)西班牙的40對(duì)同卵雙生子個(gè)體進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)他們?cè)贒NA甲基化、X染色體失活、組蛋白位點(diǎn)特異性乙?;洗嬖诓町?,并且這種差異會(huì)隨年齡增長(zhǎng)而增加。Kaminsky等對(duì)114對(duì)同卵雙生子個(gè)體的DNA甲基化的研究顯示,血白細(xì)胞、口腔黏膜上皮細(xì)胞和腸道組織中的甲基化狀態(tài)均存在差異。
此外,Ollikainen等對(duì)新生兒不同組織相關(guān)的4個(gè)差異甲基化區(qū)域的甲基化狀態(tài)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)甲基化水平存在顯著差異。從上述研究成果中可以看出,研究人員已經(jīng)把目光投入到了法醫(yī)DNA分析的全新領(lǐng)域,尤其是DNA甲基化在同卵雙生子中的研究。這些都為采用DNA甲基化這一表觀遺傳學(xué)標(biāo)記進(jìn)行同卵雙生子個(gè)體甄別的可能性提供了強(qiáng)有力的理論支撐。
4表觀遺傳學(xué)與組織來(lái)源鑒定
在常見(jiàn)的法醫(yī)學(xué)案件中,有時(shí)需要對(duì)生物檢材的組織來(lái)源進(jìn)行鑒定。傳統(tǒng)的形態(tài)和生化方法信息含量少,容易受各種條件的影響,因此常常受到限制。隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展,以表觀遺傳學(xué)為基礎(chǔ)的組織鑒定方法存在明顯優(yōu)勢(shì),越來(lái)越為人們所關(guān)注。
例如,富含CpG的Alu重復(fù)序列,在體細(xì)胞中是甲基化的,在生殖細(xì)胞中卻是低甲基化的,有一個(gè)在進(jìn)化上比較年輕的Alu亞族在中幾乎是完全沒(méi)有甲基化的。通過(guò)對(duì)這一Alu亞族甲基化的分析,就可以判斷檢材是否含有。范光耀應(yīng)用聯(lián)合亞硫酸氫鹽的限制酶法,調(diào)查、常見(jiàn)體液、分泌液和組織的DEAD盒多肽4[DEAD(Asp-Glu-Ala-Asp)boxpolypeptide4,DDX4)]基因啟動(dòng)子甲基化水平,發(fā)現(xiàn)中的甲基化水平顯著高于非組織。因此,選擇一個(gè)合適的界值,可以根據(jù)DDX4甲基化水平有效地鑒別(斑)的種屬來(lái)源。
Hanson等運(yùn)用RT-PCR技術(shù),根據(jù)microRNA的細(xì)胞組織特異性對(duì)血液、、唾液、陰道分泌液和經(jīng)血進(jìn)行來(lái)源鑒別,并通過(guò)與21種人體組織比對(duì)驗(yàn)證了各種斑痕microRNA表達(dá)的特異性,用于檢測(cè)RNA的模板量最低可達(dá)50pg。Zubakov等運(yùn)用微陣列和Taqman定量PCR技術(shù)確證了一些能運(yùn)用于法醫(yī)學(xué)實(shí)踐識(shí)別血痕和精斑的穩(wěn)定的microRNA標(biāo)記。該項(xiàng)研究不僅將靈敏度提高到相當(dāng)于單細(xì)胞水平的0.1pgRNA模板量,而且在新鮮與陳舊樣本的比對(duì)中發(fā)現(xiàn)其microRNA分子絕對(duì)含量未發(fā)生明顯變化。
5其他
近年來(lái),隨著學(xué)者們對(duì)RNA在法庭科學(xué)領(lǐng)域的研究逐漸廣泛和深入,發(fā)現(xiàn)microRNA在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值也日益重要。2007年王芬等發(fā)現(xiàn)有6個(gè)microRNA分子在H2O2誘導(dǎo)PC12細(xì)胞凋亡后表達(dá)顯著下調(diào),這一結(jié)果為法醫(yī)病理學(xué)者研究腦缺血再灌注損傷中神經(jīng)細(xì)胞凋亡的機(jī)制提供了理論依據(jù)。2010年李文燦等在研究大鼠心肌組織microRNA降解與死亡時(shí)間的相關(guān)性時(shí)發(fā)現(xiàn),其含量在機(jī)體死后120h內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定的水平,可作為內(nèi)參指標(biāo)反映其他生物指標(biāo)的變化水平。
隨著分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,法醫(yī)工作者又面臨一項(xiàng)新的挑戰(zhàn),即如何在日常的親緣鑒定和個(gè)體識(shí)別工作中有效甄別偽造DNA。用于偽造DNA常使用PCR擴(kuò)增的方法,因此使用親緣特異性甲基化遺傳標(biāo)記,可以在進(jìn)行親子鑒定和個(gè)體識(shí)別的同時(shí),檢測(cè)樣本的甲基化狀態(tài),從而鑒別樣本是否為人工偽造DNA。因此DNA甲基化遺傳標(biāo)記在鑒定DNA是否人工偽造中發(fā)揮著重要的作用。
[關(guān)鍵詞] 結(jié)直腸癌;DNA甲基化;表觀遺傳學(xué);生物學(xué)標(biāo)志
[中圖分類(lèi)號(hào)] R735.35 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210(2013)08(b)-0028-03
結(jié)直腸癌是全世界癌癥死亡的主要原因之一,它的發(fā)生由一系列遺傳學(xué)及表觀遺傳學(xué)方面的改變使正常的上皮組織發(fā)展為浸潤(rùn)性癌的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程首次在Fearon和Vogelstein設(shè)計(jì)的典型的腺瘤癌癥發(fā)展模型中被提出[1]。該模型的提出,使我們對(duì)結(jié)直腸癌分子發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)大幅提高,目前認(rèn)為結(jié)直腸癌的發(fā)生涉及多種分子通路,包括基因突變和表觀遺傳學(xué)改變[2]。過(guò)去十年,關(guān)于腫瘤表觀遺傳學(xué)的研究已取得了重大的進(jìn)步,特別是DNA異常甲基化方面。對(duì)結(jié)直腸癌表觀遺傳學(xué)進(jìn)行研究,可進(jìn)一步揭示結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制,為結(jié)直腸癌臨床診斷、治療和預(yù)后評(píng)價(jià)提供重要生物學(xué)標(biāo)志。
1 表觀遺傳學(xué)簡(jiǎn)介
表觀遺傳學(xué)是指不涉及DNA序列改變的情況下,基因的表達(dá)與功能發(fā)生改變并產(chǎn)生可遺傳的表型。基因表達(dá)的表觀遺傳學(xué)調(diào)控發(fā)生于正常的組織,在胚胎發(fā)育、基因印記和組織分化中發(fā)揮重要作用[3]。異常的表觀遺傳學(xué)改變最早于1982年在結(jié)直腸癌中發(fā)現(xiàn),從此開(kāi)啟了對(duì)表觀遺傳學(xué)研究的熱潮,包括調(diào)控正常組織和癌組織中基因表達(dá)的一系列復(fù)雜的表觀遺傳調(diào)節(jié)機(jī)制[4]。表觀遺傳學(xué)修飾很大程度上影響著核染色質(zhì)凝固狀態(tài),決定了DNA能否正常表達(dá)蛋白質(zhì),調(diào)控著基因轉(zhuǎn)錄?!伴_(kāi)放”的染色質(zhì)狀態(tài)可進(jìn)行基因轉(zhuǎn)錄,相反,濃縮或者“關(guān)閉”的染色質(zhì)狀態(tài)阻止基因轉(zhuǎn)錄[3]。目前在腫瘤形成中發(fā)揮重要作用的表觀遺傳學(xué)機(jī)制有以下幾方面:①CpG島區(qū)域胞嘧啶的DNA甲基化;②組蛋白轉(zhuǎn)錄后修飾;③siRNA和miRNA;④核小體定位[3]。在這篇綜述里將重點(diǎn)介紹DNA甲基化,因?yàn)樗诮Y(jié)直腸癌表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)制中研究的最為廣泛。
2 DNA甲基化及其在大腸癌發(fā)病機(jī)制中的作用
2.1 DNA甲基化
DNA甲基化是由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)催化S腺苷甲硫氨酸作為甲基供體,將胞嘧啶轉(zhuǎn)化為5-甲基胞嘧啶的反應(yīng)[5]。通常,最易被DNMT作用的是CG二核苷酸序列,即CpG。正常哺乳動(dòng)物細(xì)胞的大多數(shù)CpG序列存在甲基化,非甲基化CpG序列僅存在DNA的CpG島區(qū)域。CpG島通常被定義為GC含量大于50%,長(zhǎng)度大于200~500個(gè)堿基的一段序列,并且觀測(cè)到的CpG比例較預(yù)測(cè)的比例高0.6[6]。60%~70%的基因啟動(dòng)子區(qū)域含有CpG島,并且處于非甲基化狀態(tài),在腫瘤中,他們發(fā)生異常甲基化。啟動(dòng)子區(qū)域CpG島的甲基化與轉(zhuǎn)錄沉默有關(guān),發(fā)生在基因啟動(dòng)子區(qū)域以外CpG位點(diǎn)的甲基化稱為基因體甲基化,與轉(zhuǎn)錄失活無(wú)關(guān),而與轉(zhuǎn)錄活化相關(guān)[7]。
基因的甲基化模式對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控至關(guān)重要。CpG甲基化可以通過(guò)多種機(jī)制導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄失活,如直接抑制順式作用原件AP-2、CREB、E2F等[8]。DNA甲基化的一個(gè)重要機(jī)制是通過(guò)與調(diào)節(jié)核染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的酶合作交互調(diào)控基因表達(dá)。這種合作交互機(jī)制與一種甲基結(jié)合蛋白(PcG)有關(guān),通過(guò)與高親和力的甲基化DNA結(jié)合導(dǎo)致級(jí)聯(lián)放大反應(yīng),招募蛋白質(zhì)改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控組蛋白乙?;?、組蛋白甲基化及染色質(zhì)重塑,從而使染色質(zhì)固縮并封閉轉(zhuǎn)錄因子到啟動(dòng)子區(qū)域的通道[9]。DNA甲基化、組蛋白修飾和染色質(zhì)重塑之間的相互作用錯(cuò)綜復(fù)雜,存在各種各樣的串話。異常的DNA甲基化有可能改變?nèi)旧|(zhì)重塑和基因表達(dá),組蛋白及其修飾蛋白的調(diào)節(jié)異常可能導(dǎo)致異常的DNA甲基化。研究表明PcG蛋白復(fù)合體PRC2的異常活化可能是誘導(dǎo)腫瘤中DNA異常甲基化的機(jī)制之一[10]。
2.2 DNA甲基化與年齡因素
年齡是結(jié)直腸癌發(fā)生的一個(gè)重要危險(xiǎn)因素,老化的腸黏膜表現(xiàn)為年齡相關(guān)的整個(gè)基因組的低甲基化和某些特定區(qū)域的高甲基化。起初認(rèn)為組織結(jié)構(gòu)正常的腸上皮細(xì)胞上的ESR1、IGF2和TUSC3基因的異常甲基化與年齡相關(guān),隨后發(fā)現(xiàn)另外一些基因也存在年齡相關(guān)性甲基化[11]。約50%年齡相關(guān)性甲基化基因與結(jié)直腸癌發(fā)病機(jī)制相關(guān)的基因是相同的,這表明年齡相關(guān)性基因在增加腫瘤易感性上起到一定的作用。有研究表明年齡相關(guān)性DNA甲基化和腫瘤相關(guān)性DNA甲基化機(jī)制可能是相同的,然而年齡相關(guān)性異常甲基化的機(jī)制仍不清楚[12]。在老年人正常組織中檢測(cè)到異常DNA甲基化提示高齡腸癌患者比低齡者存在更多的表觀遺傳學(xué)驅(qū)動(dòng)事件[13]。
2.3 DNA甲基化與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展
目前認(rèn)為在多數(shù)結(jié)直腸癌基因組中存在成百上千個(gè)異常甲基化基因,且只有一部分可能與這些腫瘤的發(fā)生有重要關(guān)系。在正常黏膜向腺瘤,息肉向腫瘤的進(jìn)展過(guò)程中,可以顯而易見(jiàn)地看到發(fā)生甲基化的基因大幅增加,比較正常黏膜和早期腺瘤,早期腺瘤和進(jìn)展期腺瘤,甲基化基因在不段大幅增加[14]。Esteller[15]研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸腺瘤中MGMT、MLH1等DNA修復(fù)基因的異常甲基化可能促進(jìn)腺瘤發(fā)生惡變。
Toyota等[16]于1999年提出了這些腫瘤中有一個(gè)獨(dú)特的分子發(fā)病機(jī)制,稱為CpG島甲基化表現(xiàn)型(CIMP),且接近20%的結(jié)直腸癌是CIMP腫瘤。CIMP可在進(jìn)展期管狀腺瘤中檢測(cè)到,但是在管狀腺瘤早期卻不是普遍能檢測(cè)到的[15]。目前尚不清楚在息肉形成結(jié)直腸癌的晚期能否檢測(cè)到CIMP。另外,CIMP腫瘤中存在高突變率的BRAF基因,并且常發(fā)生在女性的右半結(jié)腸[17-18]。有研究對(duì)125例結(jié)直腸癌標(biāo)本進(jìn)行了全基因組DNA甲基化性能分析,將CIMP腫瘤分為CIMP-H和CIMP-L,前者表現(xiàn)為異常高頻的腫瘤特異性DNA甲基化,與MLH1甲基化和BRAF突變密切相關(guān)[19]。目前CIMP腫瘤發(fā)生的潛在原因還不清楚,但已表明與吸煙有關(guān),同時(shí)有證據(jù)表明與營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、體型、身體活動(dòng)情況等也有一定關(guān)聯(lián)[20]。然而,總體來(lái)看,DNA的異常甲基化主要涉及結(jié)直腸癌形成的早期事件,較少涉及進(jìn)展期事件。
3 DNA甲基化在結(jié)直腸癌臨床應(yīng)用中的價(jià)值
3.1 DNA甲基化與結(jié)直腸癌的早期診斷
對(duì)于將甲基化基因作為結(jié)直腸癌特異性生物學(xué)標(biāo)志物,目前最先進(jìn)的用途是基于DNA水平的結(jié)直腸癌的篩查。雖然目前腸鏡仍是結(jié)直腸癌篩查最準(zhǔn)確的方法,但是由于該檢查操作程序較復(fù)雜及存在一定的并發(fā)癥,患者依從性欠佳。盡管大便潛血檢查價(jià)格便宜且操作簡(jiǎn)單,但靈敏性和特異性相對(duì)較低。筆者對(duì)結(jié)直腸癌分子病理學(xué)方面的研究進(jìn)展,已將這些有應(yīng)用前景的早期檢測(cè)分子標(biāo)記用于結(jié)直腸癌的非侵襲性篩查。啟動(dòng)子區(qū)域的一些基因在早期結(jié)直腸癌中存在高甲基化,可作為早期檢測(cè)標(biāo)志物。糞便中的甲基化波形蛋白是已得到驗(yàn)證的結(jié)直腸癌早期檢測(cè)標(biāo)記,人波形蛋白基因(VIM)在53%~84%的結(jié)直腸癌患者中存在異常甲基化,有報(bào)道提出靈敏度達(dá)到83%,特異性達(dá)到82%[21]。另外,在歐洲和中東已將檢測(cè)外周血中甲基化SEPT9基因的檢測(cè)用于結(jié)直腸癌篩查,目前正不斷地在提高用糞便、血漿進(jìn)行甲基化分析達(dá)到臨床用途的可行性[21]。
3.2 DNA甲基化與結(jié)直腸癌療效及預(yù)后評(píng)價(jià)
由于CpG島高甲基化和整體DNA的低甲基化之間的相反關(guān)系,對(duì)關(guān)于結(jié)直腸癌臨床應(yīng)用的表觀遺傳學(xué)標(biāo)志的研究主要集中在基因的甲基化,本課題組研究發(fā)現(xiàn)TIP30啟動(dòng)子在高轉(zhuǎn)移性、低分化的大腸癌細(xì)胞株HCT116和非高轉(zhuǎn)移性的大腸癌細(xì)胞株HT29中存在CpG島高甲基化,這可能是抑癌基因TIP30表達(dá)降低或缺失的機(jī)制之一[22],與筆者前期關(guān)于大腸癌組織中TIP30蛋白表達(dá)情況[23]及TIP30過(guò)表達(dá)能抑制大腸癌細(xì)胞生長(zhǎng),降低其侵襲、遷移能力[24]等研究結(jié)果相一致。另外,還發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌TIP30啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)與患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期及對(duì)5-FU、奧沙利鉑化療藥物的敏感性相關(guān)[22,25]。
Ide等[26]研究發(fā)現(xiàn),腫瘤CIMP狀態(tài)可作為5-FU反應(yīng)性的預(yù)測(cè)標(biāo)記,然而目前關(guān)于CIMP狀態(tài)與5-FU輔助治療反應(yīng)性之間的尚存在相互矛盾的數(shù)據(jù)。低甲基化的LINE-1作為一種生物學(xué)標(biāo)志已在研究,近來(lái)Ahn等[27]研究表明,甲基化的LINE-1有望成為近端結(jié)直腸癌無(wú)病生存期較短的預(yù)后指標(biāo),且腫瘤復(fù)發(fā)患者LINE-1的甲基化水平較無(wú)復(fù)發(fā)者低。然而,迄今為止的數(shù)據(jù)還不足以支持將基因甲基化作為預(yù)測(cè)性生物指標(biāo)。
4 結(jié)論
在過(guò)去十年里,表觀遺傳學(xué)對(duì)腫瘤發(fā)病機(jī)制作用的研究取得了飛速發(fā)展,現(xiàn)已明確表觀遺傳學(xué)事件是結(jié)直腸癌發(fā)病機(jī)制的驅(qū)動(dòng)事件,表觀遺傳學(xué)事件與基因突變共同參與正常腸黏膜向結(jié)直腸癌進(jìn)展的過(guò)程,而且結(jié)直腸癌基因組中受異常DNA甲基化影響的基因較受基因突變影響的基因多。異常DNA甲基化的研究為結(jié)直腸癌的早期診斷、預(yù)后判斷和干預(yù)治療提供了新的思路,并且已經(jīng)展現(xiàn)了良好的前景。
[參考文獻(xiàn)]
[1] Fearon ER,Vogelstein B. A genetic model for colorectal tumorigenesis [J]. Cell,1990,61:759-767.
[2] Fearon ER. Molecular genetics of colorectal cancer [J]. Annu Rev Pathol,2011,6:479-507.
[3] Sharma S,Kelly TK,Jones PA. Epigenetics in cancer [J].Carcinogenesis,2010,31:27-36.
[4] Suzuki MM,Bird A. DNA methylation landscapes:provocative insights from epigenomics [J]. Nat Rev Genet,2008,9:465-476.
[5] Bestor TH. The DNA methyltransferases of mammals [J]. Hum Mol Genet,2000,9:2395-2402.
[6] Gardiner-Garden M,F(xiàn)rommer M. CpG islands in vertebrate genomes [J]. J Mol Biol,1987,196:261-282.
[7] Hellman A,Chess A. Gene body-specific methylation on the active X chromosome [J]. Science,2007,315:1141-1143.
[8] Comb M,Goodman HM. CpG methylation inhibits proenkephalin gene expression and binding of the transcription factor AP-2 [J]. Nucleic Acids Res,1990,18:3975-3982.
[9] Hinoue T,Weisenberger DJ,Lange CP,et al. Genome-scale analysis of aberrant DNA methylation in colorectal cancer [J]. Genome Res,2012,22(2):271-282.
[10] McCabe MT,Lee EK,Vertino PM. A multifactorial signature of DNA sequence and polycomb binding predicts aberrant CpG island methylation [J]. Cancer Res,2009,69:282-291.
[11] Toyota M,Issa JP. CpG island methylator phenotypes in aging and cancer [J]. Semin Cancer Biol,1999,9:349-357.
[12] Fraga MF,Esteller M. Epigenetics and aging:the targets and the marks [J]. Trends Genet,2007,23:413-418.
[13] Alemayehu A,Sebova K,F(xiàn)ridrichova I. Redundant DNA methylation in colorectal cancers of Lynch-syndrome patients [J]. Genes Chromosomes Cancer,2008,47:906-914.
[14] Kim YH,Petko Z,Dzieciatkowski S,et al. CpG island methylation of genes accumulates during the adenoma progression step of the multistep pathogenesis of colorectal cancer [J]. Genes Chromosomes Cancer,2006,45(8):781-789.
[15] Esteller M. Inactivation of the DNA-repair gene MGMT and the clinical response of gliomas to alkylating agents [J]. N Engl J Med,2000,343:1350-1354.
[16] Toyota M,Ahuja N,Ohe-Toyota M,et al. CpG island methylator phenotype in colorectal cancer [J]. Proc Natl Acad Sci USA,1999,96:8681-8686.
[17] Weisenberger DJ,Trinh BN,Campan M,et al. DNA methylation analysis by digital bisulfite genomic sequencing and digital methylight [J]. Nucleic Acids Res,2008,36:4689-4698.
[18] Curtin K,Slattery ML,Samowitz WS. CpG island methylation in colorectal cancer:past,present and future [J]. Patholog Res Int,2011,2011:902674.
[19] Yagi K,Akagi K,Hayashi H,et al. Three DNA methylation epigenotypes in human colorectal cancer [J]. Clin Cancer Res,2010,16:21-33.
[20] Limsui D,Vierkant RA,Tillmans LS,et al. Cigarette smoking and colorectal cancer risk by molecularly defined subtypes [J]. J Natl Cancer Inst,2010,102:1012-1022.
[21] Li M,Chen WD,Papadopoulos N,et al. Sensitive digital quantification of DNA methylation in clinical samples [J]. Nat Biotechnol,2009,27:858-863.
[22] 陳小兵,呂慧芳,曹新廣,等.TIP30基因啟動(dòng)子甲基化與大腸癌細(xì)胞5-氟尿嘧啶化療敏感性的關(guān)系[J].胃腸病學(xué)和肝病學(xué)雜志,2012,21(2):133-136.
[23] Chen X,Cao X,Dong W,et al. Expression of TIP30 tumor suppressor gene is down-regulated in human colorectal carcinoma [J]. Dig Dis Sci,2010,55(8):2219-2226.
[24] 呂慧芳,劉紅亮,陳小兵.TIP30基因?qū)Υ竽c癌細(xì)胞HCT116生物學(xué)特性的影響[J].腫瘤防治研究,2012,39(1):13-17.
[25] 陳小兵,馬一杰,陳貝貝,等.TIP30基因啟動(dòng)子甲基化與大腸癌細(xì)胞奧沙利鉑化療敏感性關(guān)系的研究[J].中國(guó)醫(yī)藥科學(xué),2012,24(4):14-16.
[26] Ide T,Kitajima Y,Ohtaka K,et al. Expression of the hMLH1 gene is a possible predictor for the clinical response to 5-fluorouracil after a surgical resection in colorectal cancer [J]. Oncol Rep,2008,19:1571-1576.
關(guān)鍵詞:分子生物學(xué);課程設(shè)計(jì);教學(xué)評(píng)價(jià);探索
分子生物學(xué)是在分子水平上研究生命現(xiàn)象與生命本質(zhì)的科學(xué)。作為生命科學(xué)的共同語(yǔ)言,主要闡明生物大分子的結(jié)構(gòu)、代謝途徑、調(diào)控機(jī)制以及人體各種生理和病理狀態(tài)的分子機(jī)制,是推動(dòng)新的診斷、治療和預(yù)防方法。對(duì)于中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)學(xué)生而言,學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué),不僅是為未來(lái)的專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ),也為將來(lái)的工作和繼續(xù)深造學(xué)習(xí)提供知識(shí)儲(chǔ)備。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)靠死記硬背,缺乏對(duì)知識(shí)的思考,不能將分子生物學(xué)的知識(shí)和臨床學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行橫向聯(lián)系,導(dǎo)致基礎(chǔ)理論知識(shí)和臨床實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。這無(wú)疑更不利于優(yōu)秀的中西醫(yī)結(jié)合人才的培養(yǎng)。因此,針對(duì)目前社會(huì)對(duì)高素質(zhì)中西醫(yī)結(jié)合人才的要求,必然需要我們針對(duì)中西醫(yī)結(jié)合專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn),優(yōu)化分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容,探索有效的教學(xué)方法,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶,培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到其他課程學(xué)習(xí)及今后臨床工作中的能力,真正發(fā)揮分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的重要作用。
一分子生物學(xué)課程教學(xué)的總體設(shè)計(jì)
分子生物學(xué)作為醫(yī)學(xué)臨床和科學(xué)研究的基本工具,發(fā)展速度快、應(yīng)用廣泛。根據(jù)中西醫(yī)結(jié)合人才培養(yǎng)的目標(biāo)與要求,以“理論適度,突出應(yīng)用”為原則,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行更新、精簡(jiǎn)和重組。同時(shí)對(duì)教學(xué)學(xué)時(shí)加以調(diào)整,做到重點(diǎn)主要講,拓展自學(xué)為主,并且改變教學(xué)模式,采用多種教學(xué)方法。
(一)教學(xué)內(nèi)容整合和優(yōu)化
分子生物學(xué)內(nèi)容改革主要是以基礎(chǔ)知識(shí)為主體,積極反映本學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)向、新進(jìn)展,力求做到“少而精”,由淺入深,循序漸進(jìn),既注意層次分明,又注意知識(shí)的連貫性及實(shí)用性。擬對(duì)教學(xué)內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)更新和優(yōu)化。目前我校采用的《分子生物學(xué)》教材是第八版《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》,之前采用過(guò)新世界中醫(yī)藥院校創(chuàng)新教材《分子生物學(xué)》第一版。中西醫(yī)結(jié)合專(zhuān)業(yè)分子生物學(xué)大綱要求授課內(nèi)容包括緒論、基因與基因組、DNA的生物合成、RNA的生物合成、蛋白質(zhì)的生物合成、基因表達(dá)與調(diào)控、基因工程與癌基因。在培養(yǎng)設(shè)計(jì)中,《分子生物學(xué)》一般在《生物化學(xué)》之后學(xué)習(xí)。為了增強(qiáng)知識(shí)的連貫性和整體性將原來(lái)基因與基因組這章的內(nèi)容與基因表達(dá)調(diào)控內(nèi)容進(jìn)行整合,重點(diǎn)介紹基因的結(jié)構(gòu),病毒、原核和真核生物基因組的特點(diǎn)。原癌基因和癌基因這章的內(nèi)容,適度減少,原因是為了適應(yīng)當(dāng)前知識(shí)的更新,在此處只做基本概念的介紹,同時(shí),提醒學(xué)生要緊跟科學(xué)發(fā)展,追蹤相關(guān)知識(shí)的更新。其他章節(jié)適度增加科學(xué)研究的新進(jìn)展,而教學(xué)內(nèi)容基本不變。除此之外,需要對(duì)一些章節(jié)的知識(shí)進(jìn)行更新。例如基因表達(dá)牽涉到遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)的內(nèi)容,尤其是表觀遺傳學(xué)是近幾年生命科學(xué)研究的熱點(diǎn),其對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控涉及生殖發(fā)育、環(huán)境適應(yīng)和疾病的產(chǎn)生。而目前《分子生物學(xué)》的“基因表達(dá)調(diào)控”一章只介紹了“原核生物的表達(dá)調(diào)控”和“真核生物表達(dá)的調(diào)控”兩節(jié)內(nèi)容,沒(méi)有表觀遺傳學(xué)的內(nèi)容,應(yīng)予以適當(dāng)添加,考慮到學(xué)時(shí)的限制,我們擬在表觀遺傳學(xué)的基本概念、調(diào)控方式和研究策略上做簡(jiǎn)單的概括性的介紹。另外,在目前的分子生物學(xué)研究中,常常牽涉到基因組學(xué)的研究,其內(nèi)容涉及海量的生物學(xué)信息的推導(dǎo)和計(jì)算。例如引物設(shè)計(jì)、測(cè)序比對(duì)、同源分析、表觀遺傳位點(diǎn)分析和組學(xué)研究分析等等。這就牽涉到一個(gè)重要的工具學(xué)科—生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)。但是目前許多中醫(yī)類(lèi)院校忽視對(duì)此內(nèi)容的學(xué)習(xí)??紤]到此學(xué)科的難度,我們擬簡(jiǎn)單介紹生物信息學(xué)的基本內(nèi)容和常用的生物軟件的用途及使用方法,為他們?cè)谝院蟮墓ぷ骱脱芯恐写蛳禄A(chǔ)。再而,細(xì)胞通訊和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是目前中醫(yī)藥科學(xué)研究重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容,但目前本章的學(xué)習(xí)內(nèi)容主要在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí),忽視了與科研和臨床實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合。因此在本章中,我們擬整合和提煉基礎(chǔ)知識(shí),重點(diǎn)講授與常見(jiàn)生理病理(例如糖尿病、細(xì)胞凋亡等)密切相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。
(二)課時(shí)的合理分配
分子生物學(xué)是從分子水平探索生命現(xiàn)象、生命活動(dòng)的規(guī)律和本質(zhì)的一門(mén)學(xué)科。因此,學(xué)習(xí)的內(nèi)容牽涉到蛋白質(zhì)、核酸等分子。本科階段的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握分子生物學(xué)的基本理論、基本技能和最新進(jìn)展,并特別注重與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的結(jié)合,從而為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他專(zhuān)業(yè)課程和開(kāi)展醫(yī)學(xué)研究工作奠定醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)基礎(chǔ)。因而,在課時(shí)分配上注重對(duì)基本理論和基本技能的側(cè)重。安徽中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合專(zhuān)業(yè)分子生物學(xué)的總學(xué)時(shí)是36學(xué)時(shí),其中理論27學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)時(shí)。理論學(xué)時(shí)中,緒論1學(xué)時(shí),基因與基因組2學(xué)時(shí),DNA的生物合成•4學(xué)時(shí),RNA的生物合成4學(xué)時(shí),蛋白質(zhì)的生物合成4學(xué)時(shí),基因表達(dá)與調(diào)控4學(xué)時(shí),基因工程6學(xué)時(shí)和癌基因2學(xué)時(shí)將原來(lái)的DNA生物合成的4學(xué)時(shí)變?yōu)?學(xué)時(shí),原癌基因與抑癌基因由2學(xué)時(shí)變?yōu)?學(xué)時(shí)。原來(lái)的基因表達(dá)調(diào)控由4學(xué)時(shí)變?yōu)?學(xué)時(shí)(將基因與基因組的內(nèi)容整合到基因表達(dá)調(diào)控章節(jié)之前)。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的分配沒(méi)有變化,PCR技術(shù)應(yīng)用3學(xué)時(shí),核酸的制備和測(cè)定6學(xué)時(shí)。
二教學(xué)方法的革新
在教學(xué)過(guò)程中我們要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容采用一定的教學(xué)方法,這主要是由于不同的教學(xué)方法都有其適用性,而教學(xué)方法本身不存在絕對(duì)的優(yōu)劣?!斗肿由飳W(xué)》各章內(nèi)容都有其關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn),而每一知識(shí)點(diǎn)都有其特點(diǎn),任何單一的教學(xué)方法對(duì)每一關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)而言并不總是最適合的。學(xué)生有了實(shí)際的參考的物質(zhì)加以想象后就很容易理解這些抽象的知識(shí)要點(diǎn),再進(jìn)行理解記憶就變得相對(duì)簡(jiǎn)單了。且有了這樣的類(lèi)比經(jīng)驗(yàn)可以啟發(fā)學(xué)生產(chǎn)生更多的想象,讓這個(gè)分子生物學(xué)的某些知識(shí)變得簡(jiǎn)單易懂。歸納和總結(jié)一直是醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)的重要方法。分子生物學(xué)的許多概念、分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和反應(yīng)過(guò)程比較相近,學(xué)生易于混淆。例如,重疊基因與重復(fù)序列、啟動(dòng)子與增強(qiáng)子等。諸如這類(lèi)概念或化學(xué)過(guò)程相近的知識(shí)點(diǎn),關(guān)鍵是使學(xué)生掌握兩者的相同和不同點(diǎn),因此對(duì)比歸納式教學(xué)方法就有其優(yōu)越性。教師通過(guò)對(duì)有聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)的對(duì)照歸納分析,有助于突出重點(diǎn)、易化難點(diǎn),有助于將知識(shí)條理化、系統(tǒng)化,使學(xué)生把握住知識(shí)點(diǎn)內(nèi)在的聯(lián)系和區(qū)別,達(dá)到認(rèn)識(shí)其本質(zhì)的目的。基于上述原因,對(duì)優(yōu)化后的各章關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn),采用不同教學(xué)方法如類(lèi)比聯(lián)想、歸納比較、引導(dǎo)啟發(fā)和理論聯(lián)系實(shí)際等方法進(jìn)行講授,比較各教學(xué)方法在此知識(shí)點(diǎn)的適用性和優(yōu)劣性,最終優(yōu)化出一套適合中西醫(yī)結(jié)合臨床專(zhuān)業(yè)多元教學(xué)方法體系。
三緊密聯(lián)系臨床實(shí)際應(yīng)用
分子生物學(xué)學(xué)習(xí)的目的是為臨床服務(wù)的,因此在教學(xué)上需要多聯(lián)系實(shí)際的醫(yī)學(xué)問(wèn)題,即理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法。例如,在講授DNA是遺傳信息載體的時(shí)候,可以將DNA指紋聯(lián)系到實(shí)際醫(yī)學(xué)的基因診斷和基因治療;在基因表達(dá)調(diào)控中,將遺傳學(xué)(單基因與多基因遺傳病)和表觀遺傳學(xué)調(diào)控,如DNA甲基化(組蛋白修飾)的表觀遺傳調(diào)控與心血管等疾病聯(lián)系在一起;在癌基因與抑癌基因內(nèi)容時(shí),可以將臨床實(shí)際遇到的癌癥的遺傳特點(diǎn)和檢測(cè)方式中加以引入。通過(guò)這種和實(shí)際的醫(yī)學(xué)診斷和治療相結(jié)合的方法使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)內(nèi)容可以直接解決實(shí)際的健康問(wèn)題,將極大地調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情和興趣,提高學(xué)習(xí)效果。四建立科學(xué)合理的評(píng)價(jià)體系為了提高學(xué)生的質(zhì)量,使其更能適應(yīng)社會(huì)需求,安徽中醫(yī)藥大學(xué)積極進(jìn)行教學(xué)改革,要求轉(zhuǎn)變教育思想,改變以前課堂教學(xué)的形式和對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)體系。為此,在中西醫(yī)結(jié)合專(zhuān)業(yè)分子生物學(xué)的評(píng)價(jià)體系中,初步建立形成性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)體系主要包括考勤(10%)、課堂問(wèn)題(20%)、每章科學(xué)問(wèn)題討論(20%)和試卷成績(jī)(50%)課堂提問(wèn)主要是每次課教師準(zhǔn)備三個(gè)問(wèn)題,讓學(xué)生回答,根據(jù)回答情況,進(jìn)行評(píng)分。每章科學(xué)問(wèn)題討論采用PBL形式,分組完成,最后給于評(píng)價(jià)。這種方式實(shí)施極大的調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,根本上改變之前僅依靠期末試卷帶來(lái)的學(xué)生惰性式學(xué)習(xí)習(xí)慣,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,課堂氣氛活躍,學(xué)生課下投入的時(shí)間大大提高,學(xué)習(xí)的自主性和能動(dòng)性都得到大大增強(qiáng)。和一些形成性評(píng)價(jià)相似,課時(shí)、場(chǎng)地的限制和教師與學(xué)生比例失調(diào)限制了這種評(píng)價(jià)體系的實(shí)施。五結(jié)語(yǔ)分子生物學(xué)是生命科學(xué)的分支,是中西醫(yī)結(jié)合臨床醫(yī)學(xué)生必須熟練的基本知識(shí)和基本技能。在分子生物學(xué)的教學(xué)過(guò)程中,要密切聯(lián)系臨床的實(shí)際應(yīng)用,及時(shí)聯(lián)系科學(xué)研究動(dòng)態(tài),才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)習(xí)的積極性和調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,使他們不僅能現(xiàn)在掌握分子生物學(xué)的基本知識(shí),還能在未來(lái)工作中繼續(xù)跟蹤醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)的發(fā)展,適應(yīng)社會(huì)對(duì)新型中西醫(yī)結(jié)合專(zhuān)門(mén)醫(yī)療人才的要求。
參考文獻(xiàn):
[1] •秦崇濤,張捷平,王一錚等.醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索[J].廣西中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2012,15(4):102-104.
[2] 馬•克龍,汪遠(yuǎn)金,黃金鈴等.中西醫(yī)結(jié)合專(zhuān)業(yè)分子生物學(xué)教學(xué)改革探索[J].中醫(yī)教育,2013,30(1):50-52.
[3] 程•玉鵬,李慧玲,高寧等.《藥學(xué)分子生物學(xué)》在中醫(yī)院校的課程設(shè)計(jì)與教學(xué)評(píng)價(jià)[J].林區(qū)教學(xué),2011(5):7-8.
[4] •聶晶,韓為東.•醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)教學(xué)個(gè)體化改革探討[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育,2014,16(5):351-353.
【摘要】
目的RAS相關(guān)結(jié)構(gòu)域蛋白1A基因(RASassociateddomainfamily1Agene,RASSF1A)啟動(dòng)子區(qū)超甲基化介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄失活在卵巢癌中頻見(jiàn),可作為卵巢癌診治過(guò)程中有意義的分子生物學(xué)指標(biāo),RAS相關(guān)結(jié)構(gòu)域蛋白2A基因(RASassociateddomainfamily2Agene,RASSF2A)與RASSF1A同源,其基因異常甲基化在多種腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。本研究探討上皮性卵巢癌組織RASSF2A甲基化水平,并分析其臨床意義及高甲基化與mRNA表達(dá)情況的相關(guān)性。方法選擇2013-10-01-2014-12-31聊城市人民醫(yī)院手術(shù)治療的50例上皮性卵巢癌、27例交界性上皮性卵巢腫瘤和20例良性上皮性卵巢腫瘤患者,應(yīng)用甲基化特異性PCR(MSP)檢測(cè)卵巢腫瘤組織中RASSF2A基因啟動(dòng)子甲基化狀態(tài),采用RT-PCR檢測(cè)其mRNA表達(dá)水平。采用5-氮雜2′-脫氧胞苷(5-aza-dC)對(duì)人卵巢癌細(xì)胞株SKOV3、3AO進(jìn)行去甲基化干預(yù)實(shí)驗(yàn),并檢測(cè)藥物作用前后RASSF2A基因啟動(dòng)子甲基化及其mRNA的表達(dá)情況。結(jié)果RASSF2A基因mRNA在良性上皮性卵巢腫瘤中的表達(dá)陽(yáng)性率為95.00%(19/20),交界性上皮性卵巢腫瘤為59.26%(16/27),上皮性卵巢癌組織為34.00%(17/50),表達(dá)強(qiáng)度依次下降,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,χ2=21.855,P<0.001。RASSF2A基因啟動(dòng)子在良性上皮性卵巢腫瘤組織中的甲基化率為0(0/20),交界性上皮性卵巢腫瘤為22.22%(6/27),上皮性卵巢癌組織為46.00%(23/50),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,χ2=15.474,P<0.001。RASSF2A甲基化水平與卵巢癌患者的年齡、病理類(lèi)型、臨床分期、組織分化程度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無(wú)明顯相關(guān)性。RASSF2A基因甲基化與其mRNA的表達(dá)呈負(fù)相關(guān),甲基化陽(yáng)性組織的mRNA表達(dá)水平明顯低于甲基化陰性組織。5-aza-dC藥物作用后,卵巢癌細(xì)胞株中RASSF2A基因甲基化被逆轉(zhuǎn),而其基因表達(dá)明顯升高。結(jié)論RASSF2A啟動(dòng)子區(qū)高甲基化導(dǎo)致的基因表達(dá)沉默與上皮性卵巢癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】
上皮性卵巢癌;甲基化;RAS相關(guān)結(jié)構(gòu)域蛋白2A基因;基因檢測(cè)
上皮性卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)中惡性程度最高和預(yù)后最差的腫瘤,其病死率居?jì)D科惡性腫瘤首位[1]。大量研究已證實(shí),RAS相關(guān)結(jié)構(gòu)域蛋白1A基因(RASassociateddomainfamily1Agene,RASSF1A)啟動(dòng)子區(qū)超甲基化介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄失活是卵巢癌中的頻發(fā)事件,可作為卵巢癌診治過(guò)程中有意義的分子生物學(xué)指標(biāo)[2-4]。與RASSF1A具有高度同源性的RAS相關(guān)結(jié)構(gòu)域蛋白1A基因(RASassociateddomainfamily2Agene,RASSF2A)異常甲基化在多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用。本研究通過(guò)RT-PCR和MSP方法檢測(cè)良性上皮性卵巢腫瘤、交界性上皮性卵巢腫瘤和上皮性卵巢癌組織及卵巢癌細(xì)胞株中RASSF2AmRNA的表達(dá)及其啟動(dòng)子甲基化狀態(tài),分析RASSF2A啟動(dòng)子甲基化與其mRNA的表達(dá)以及卵巢癌臨床病理特征的關(guān)系,探討RASSF2A啟動(dòng)子區(qū)甲基化在卵巢癌發(fā)生發(fā)展中的作用。
1材料與方法
1.1標(biāo)本來(lái)源收集2013-10-01-2014-12-31聊城市人民醫(yī)院婦產(chǎn)科收治的上皮性卵巢癌患者50例,交界性上皮性卵巢腫瘤27例,良性上皮性卵巢腫瘤20例。所有組織標(biāo)本均經(jīng)病理學(xué)確診,所有患者術(shù)前均未接受任何放化療或激素治療。標(biāo)本采集在離體后10min內(nèi)進(jìn)行,并迅速放入液氮罐保存,后轉(zhuǎn)移至-80℃冰箱保存。上皮性卵巢癌病例中,依據(jù)2006年FIGO分期標(biāo)準(zhǔn),Ⅰ~Ⅱ期19例,Ⅲ~Ⅳ期31例;依據(jù)2003年WHO組織學(xué)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),漿液性腺癌24例,黏液性腺癌16例,子宮內(nèi)膜樣癌10例;高分化10例,中分化15例,低分化25例;有淋巴轉(zhuǎn)移27例,無(wú)淋巴轉(zhuǎn)移23例;年齡<50歲者19例,≥50歲者31例。
1.2細(xì)胞株卵巢癌細(xì)胞株SKOV3和3AO由聊城市人民醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室提供。
1.3主要試劑Trizol試劑購(gòu)自美國(guó)Invitrogen公司,DNA甲基化試劑盒購(gòu)自德國(guó)Qiagen公司,引物均由上海生工設(shè)計(jì)合成。
1.4實(shí)驗(yàn)方法
1.4.1細(xì)胞培養(yǎng)及藥物處理在37℃、5%CO2及飽和濕度的孵育箱中靜置培養(yǎng)卵巢癌細(xì)胞株,用含10%胎牛血清的RPMI1640細(xì)胞培養(yǎng)基及時(shí)換液。用終濃度為10μmol/L的5-aza-dC處理卵巢癌細(xì)胞株,常規(guī)換液,保持上述藥物濃度。于藥物連續(xù)作用72h后收集細(xì)胞。
1.4.2RT-PCR檢測(cè)參照Trizol試劑說(shuō)明書(shū)提取組織及細(xì)胞總RNA。測(cè)得其濃度及純度符合實(shí)驗(yàn)要求后,取2μL總RNA進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄。所得cDNA經(jīng)半定量PCR擴(kuò)增。RASSF2A基因上游序列為5′-GCG-CCTAGAACGTGTTTTTC-3′,下游序列為5′-ACT-AGGCGTCCTCACATTGC-3′,擴(kuò)增產(chǎn)物長(zhǎng)度為563bp。以GAPDH作為內(nèi)參基因,上游為5′-CAA-CGGATTTGGTCGTATT-3′,下游為5′-CACAGTC-TTCTGGGTGGC-3′,擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為166bp。PCR反應(yīng)條件為95℃10min,95℃30s,58℃30s,72℃30s,30個(gè)循環(huán),最后72℃延伸10min。擴(kuò)增產(chǎn)物在2%瓊脂糖凝膠電泳,紫外線下觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
1.4.3DNA的提取及亞硫酸鹽修飾采用酚氯仿法提取組織及細(xì)胞總DNA,并對(duì)基因組DNA進(jìn)行亞硫酸鹽修飾,按照甲基化特異性PCR試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。所得產(chǎn)物直接用于PCR擴(kuò)增或保持在-20℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
1.4.4甲基化特異性PCR使用2對(duì)引物檢測(cè)RASSF2A基因啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)。甲基化引物正義鏈為5′-GTTCGTCGTCGTTTTTTAGGCG-3′,反義鏈為5′-AAAAACCAACGACCCCCGCG-3′,非甲基化引物正義鏈為5′-AGTTTGTTGTTGTTTTTTA-GGTGG-3′,反義鏈為5′-AAAAAACCAACAACCC-CCACA-3′,擴(kuò)增產(chǎn)物長(zhǎng)度均為108bp。反應(yīng)條件為95℃預(yù)變性10min,95℃變性30s,58℃復(fù)性30s(甲基化);54℃復(fù)性30s(非甲基化),72℃延伸30s,35個(gè)循環(huán),最后72℃延伸10min。所得產(chǎn)物電泳后攝像,分析結(jié)果。
1.4.5甲基化結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)若僅甲基化引物擴(kuò)增出陽(yáng)性條帶,為完全甲基化;若僅非甲基化引物擴(kuò)增出陽(yáng)性條帶,為非甲基化;若兩者均擴(kuò)增出陽(yáng)性條帶,為部分甲基化。
1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS13.0分析數(shù)據(jù)。RASSF2A甲基化、mRNA表達(dá)在卵巢腫瘤組織間的差異以及基因甲基化與臨床病理特征等計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)或Fishier確切概率法。RASSF2A甲基化及其表達(dá)之間的關(guān)系采用Spearman相關(guān)性分析法。卵巢癌細(xì)胞系中RASSF2AmRNA表達(dá)量比較采用t檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。
2結(jié)果
2.1卵巢腫瘤組織RASSF2AmRNA的表達(dá)表1和圖1所示,卵巢良性腫瘤、交界性腫瘤及卵巢癌組織中RASSF2AmRNA表達(dá)率依次降低,分別為95.00%(19/20)、59.26%(16/27)和34.00%(17/50),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,χ2=21.855,P<0.001。兩兩比較結(jié)果顯示,卵巢癌組與交界性腫瘤組比較,χ2=4.568,P=0.033;卵巢癌組與良性腫瘤組比較,χ2=21.280,P<0.001;交界性腫瘤組與良性腫瘤組比較,χ2=7.719,P=0.005;差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.2卵巢腫瘤組織RASSF2A基因甲基化水平表1和圖2所示,97例卵巢組織標(biāo)本均成功進(jìn)行了MSP實(shí)驗(yàn)。50例卵巢癌組織標(biāo)本中有13例發(fā)生了部分甲基化,10例完全甲基化,甲基化頻率為46.00%(23/50);27例交界性卵巢腫瘤中甲基化陽(yáng)性率為22.22%(6/27),其中2例為完全甲基化。而20例良性卵巢腫瘤組織均未擴(kuò)增出甲基化陽(yáng)性條帶,甲基化頻率為0,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,χ2=15.474,P<0.001。
2.3RASSF2A基因甲基化與其表達(dá)的相關(guān)性表2所示,RASSF2A基因甲基化狀態(tài)與其mR-NA表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。在RASSF2A基因發(fā)生甲基化的組織中,RASSF2A基因表達(dá)明顯降低,提示RASSF2A基因高甲基化可能是該基因表達(dá)沉默的原因之一。
2.4甲基化狀態(tài)與卵巢癌臨床病理特征相關(guān)性表3所示,RASSF2A甲基化程度與卵巢癌患者的年齡、病理類(lèi)型、臨床分期、分化程度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移之間無(wú)明顯的相關(guān)性。
2.55-aza-dC作用結(jié)果圖3所示,卵巢癌細(xì)胞株SKOV3和3AO中均檢測(cè)到RASSF2A基因甲基化,經(jīng)去甲基化藥物5-aza-dC作用后,SKOV3細(xì)胞由完全甲基化轉(zhuǎn)變?yōu)榉羌谆?,?AO細(xì)胞甲基化狀態(tài)被部分逆轉(zhuǎn)。SKOV3和3AO中RASSF2AmRNA表達(dá)水平較低,經(jīng)藥物干預(yù)后,SKOV3(t=-5.258,P=0.006)和3AO細(xì)胞株(t=-3.060,P=0.038)RASSF2AmRNA表達(dá)水平明顯升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3討論
近年來(lái),隨著腫瘤分子生物學(xué)及表觀遺傳學(xué)的發(fā)展,腫瘤抑制基因失活在癌癥發(fā)生發(fā)展中的作用越來(lái)越受到人們的重視??偟膩?lái)說(shuō),其機(jī)制可概括為遺傳學(xué)機(jī)制及表觀遺傳學(xué)機(jī)制,換言之,腫瘤抑制基因功能的失活既可以是不可逆的,即遺傳學(xué)機(jī)制,如基因的突變或染色體的缺失,也可以是可逆的,即表觀遺傳學(xué)機(jī)制,如基因甲基化或組蛋白修飾。與遺傳學(xué)不同,表觀遺傳學(xué)主要研究?jī)?nèi)容不涉及DNA序列的改變,且在細(xì)胞分裂過(guò)程中具有可遺傳的、可逆性的基因組修飾作用[5]。DNA甲基化是哺乳動(dòng)物基因組中最普遍的表觀遺傳學(xué)事件。相對(duì)于Knudson’s的二次打擊學(xué)說(shuō),基因甲基化僅靠一次打擊就可導(dǎo)致基因失活,腫瘤易感性增加[6]。RASSF2是新近發(fā)現(xiàn)的RASSF家族成員之一,生物信息學(xué)分析顯示,RASSF2與其他成員一樣,也含有RAS相關(guān)域[7]。RASSF2位于人類(lèi)常染色體20p13,有329個(gè)氨基酸的開(kāi)放閱讀框,11個(gè)外顯子。根據(jù)不同的啟動(dòng)子和外顯子選擇剪接,可形成RASSF2A、RASSF2B和RASSF2C3個(gè)不同的轉(zhuǎn)錄本,其中,RASSF2A是最長(zhǎng)的轉(zhuǎn)錄本,也是唯一一個(gè)含有5′CpG島的轉(zhuǎn)錄本。RASSF2A在卵巢癌組織中發(fā)揮抑癌基因的作用,如抑制細(xì)胞生長(zhǎng),阻滯細(xì)胞周期,促進(jìn)細(xì)胞凋亡等,是一個(gè)腫瘤抑制基因。本研究分析了RASSF2A基因在上皮性卵巢癌組織中的轉(zhuǎn)錄表達(dá)及其甲基化水平。RT-PC檢測(cè)結(jié)果顯示,RASSF2A基因表達(dá)水平在良性卵巢腫瘤、交界性腫瘤及卵巢癌組織中依次降低,提示RASSF2A的轉(zhuǎn)錄失活,可能參與了卵巢癌的惡性演進(jìn)過(guò)程,RASSF2A在上皮性卵巢癌中也起到抑癌基因的作用。張嫻等[8]研究結(jié)果顯示,RASSF2A基因甲基化可能參與了宮頸癌的發(fā)生,與宮頸癌的惡性進(jìn)展密切相關(guān)。本研究結(jié)果顯示,良性卵巢腫瘤組織中未發(fā)生RASSF2A啟動(dòng)子區(qū)甲基化,而基因異常甲基化從交界性腫瘤到癌呈逐漸上升的趨勢(shì),RASSF2A基因甲基化從無(wú)到有,從少到多的現(xiàn)象,說(shuō)明了RASSF2A基因啟動(dòng)子區(qū)甲基化從卵巢上皮增殖階段就開(kāi)始起作用,與卵巢癌發(fā)生密切相關(guān)。多項(xiàng)研究表明,RASSF2A啟動(dòng)子區(qū)高甲基化與基因表達(dá)沉默有關(guān)[9-11]。本研究結(jié)果表明,在發(fā)生RASSF2A甲基化的組織中,其基因表達(dá)水平明顯下降,兩者呈負(fù)相關(guān)。結(jié)果提示,在卵巢癌中RASSF2A啟動(dòng)子甲基化是導(dǎo)致其低表達(dá)或者表達(dá)缺失的重要原因,這在細(xì)胞試驗(yàn)中也得到驗(yàn)證。應(yīng)用甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑5-aza-dC對(duì)卵巢癌細(xì)胞株進(jìn)行去甲基化處理后,卵巢癌細(xì)胞株的基因啟動(dòng)子甲基化被逆轉(zhuǎn),而其mR-NA的表達(dá)水平明顯升高,從而進(jìn)一步證實(shí)了RASSF2A啟動(dòng)子CpG島的異常甲基化在調(diào)節(jié)RASSF2A基因的表達(dá)中發(fā)揮重要作用。研究顯示,RASSF2A基因甲基化程度與宮頸癌、胃癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)[8,12],而與胰腺癌和結(jié)直腸癌[9,13]患者臨床病理特征無(wú)關(guān)。另有研究表明,基因啟動(dòng)子甲基化水平與癌癥患者年齡密切相關(guān)[14]。在子宮內(nèi)膜癌的研究中顯示,>45歲的患者更容易發(fā)生RASSF2A甲基化(P=0.041)[15]。在結(jié)腸癌和口腔鱗癌中也發(fā)現(xiàn),RASSF2A基因甲基化程度與年齡相關(guān)[13,16]。在生物個(gè)體發(fā)育過(guò)程中,伴隨著時(shí)間的進(jìn)程,DNA甲基化異常會(huì)不斷呈現(xiàn),由此認(rèn)為,表觀遺傳學(xué)疾病是一種與年齡相關(guān)性疾病。這在某種程度上解釋了為什么腫瘤多發(fā)生在老年人。檢測(cè)DNA甲基化程度可作為細(xì)胞衰老的標(biāo)志之一。本研究結(jié)果顯示,RASSF2A基因甲基化水平與卵巢癌患者的臨床病理參數(shù)之間無(wú)明顯的相關(guān)性,是上皮性卵巢癌中的早期頻發(fā)事件,隨著患者年齡的增加,RASSF2A基因甲基化有增高的趨勢(shì),但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可能上皮性卵巢癌中RASSF2A基因甲基化不是年齡相關(guān)的表觀遺傳學(xué)改變。
綜上所述,RASSF2A啟動(dòng)子區(qū)的高甲基化是卵巢癌發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中的頻發(fā)事件,是導(dǎo)致卵巢癌中RASSF2A低表達(dá)或表達(dá)缺失的重要原因,其參與了卵巢癌的發(fā)病過(guò)程,并在卵巢癌的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。監(jiān)測(cè)RASSF2A基因啟動(dòng)子CpG島甲基化水平可作為表觀遺傳學(xué)的分子靶標(biāo),指導(dǎo)卵巢癌的診斷及其預(yù)后判定。
參考文獻(xiàn)
[1]SiegelR,NaishadhamD,JemalA.Cancerstatistics[J].CACancerJClin,2012,62(1):10-29.
[2]ShiH,LiY,WangX,etal.AssociationbetweenRASSF1Apro-motermethylationandovariancancer:ameta-analysis[J].PLoSOne,2013,8(10):e76787.
[3]李其榮,劉培淑,馮進(jìn)波.卵巢腫瘤組織和血清中RASSF1A基因甲基化檢測(cè)及臨床意義的研究[J].中華腫瘤防治雜志,2008,15(5):374-377.
[4]FuLJ,ZhangSL.ExpressionofRASSF1Ainepithelialovariancancers[J].EurRevMedPharmacolSci,2015,19(5):813-817.
[5]MannJR.Epigeneticsandmemigenetics[J].CellMolLifeSci,2014,71(7):1117-1122.
[6]JoungJG,KimD,KimKH,etal.Extractingcoordinatedpat-terntsofdnamethylationandgeneexpressioninovariancancer[J].JAmMedInformAssoc,2013,20(4):637-642.
[7]AkinoK,ToyotaM,SuzukiH,etal.TheRaseffectorRASSF2isanoveltumor-suppressorgeneinhumancolorectalcancer[J].Gastroenterology,2005,129(1):156-169.
[8]張嫻,張友忠.宮頸癌RASSF2A基因啟動(dòng)子甲基化與其臨床病理特征的關(guān)系[J].現(xiàn)代婦產(chǎn)科進(jìn)展,2014,23(7):524-526.
[9]ZhaoL,CuiQ,LuZ,etal.AberrantmethylationofRASSF2Ainhumanpancreaticductaladenocarcinomaanditsrelationtoclini-copathologicfeatures[J].Pancreas,2012,41(2):206-211.
[10]Guerrero-SetasD,Perez-JanicesN,Blanco-FernandezL,etal.RASSF2Ahypermethylationispresentandrelatedtoshortersurvivalinsquamouscervicalancer[J].ModPathol,2013,26(8):1111-1122.
[11]任芳,波.RASSF2基因甲基化與卵巢透明細(xì)胞癌的相關(guān)性[J].中國(guó)醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2014,43(11):969-972.
[12]MaruyumaR,AkinoK,toyataM,etal.CytopalsmicRASSF2Aisaproapoptoticmediatorwhoseexpressionisepigeneticallysi-lencedingastriccancer[J].Carcinogenesis,2008,29(7):1312-1318.
[13]ParkHW,KangHC,KimIJ,etal.Correlationbetweenhyperm-ethylationoftheRASSF2ApromoterandK-ras/BRAFmuta-tionsinmicrosatellite-stablecolorectalcancers[J].IntJCancer,2007,120(1):7-12.
[14]HorvathS.DNAmethylationageofhumantissuesandcelltypes[J].GenomeBiol,2013,14(10):R115.
[15]LiaoX,SiuMK,ChanKY,etal.HypermethylationofRASef-fectorrelatedgenesandDNAmethyltransferase1expressioninendometrialcarciongenesis[J].IntJCancer,2008,123(2):296-302.