TET3

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Rainbow 导读： 性别差异在肝细胞癌（HCC）中构成了一个重要问题。然而，HCC中性别二态性的机制仍未完全理解。 12月26日，海军军医大学刘辉、杨富共同通讯在期刊《CLINICAL AND TRANSLATIONAL MEDICINE》上在线发表题为“Gender dimorphism in hepatocarcinogenesis—DNA methylation modification regulated X-chromosome inactivation escape molecule XIST”的研究论文，研究结果表明， 由YY1-TET2复合物调控的XIST表达水平与女性肝细胞癌（HCC）患者的预后相关。结果显示，XIST可能在女性肝癌发生中起到肿瘤抑制基因的作用。对XCI调控网络的更好理解可能有助于为女性肝癌的临床治疗开发相关的靶向治疗方法。这项研究为研究肝癌发生中的性别差异提供了新的线索。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ctm2.1518 研究背景 01 原发性肝癌发病率很高，并且具有极高的致死率，对人类健康构成了巨大威胁。它在男性中比在女性中更为常见。 男性肝癌的发病率和死亡率分别为每10万人口14.1和12.9，而女性的发病率和死亡率分别为每10万人口5.2和4.8。 在过去的几十年里，研究人员认为性激素是肝细胞癌性别差异的关键。雌激素通过miRNA、DNA修复和与肥胖相关的途径抑制肝癌的发展和进展。相反，雄激素和雄激素受体起促进作用。此外，具有女性优势表达的常染色体基因CYP39A1是肝癌发展的强力抑制因子，为肝癌性别差异提供了可能的机制。 一些逃逸X染色体失活（XCI）的转录本也导致了肝癌的性别差异，例如FTX、JPX和XIST。XIST是位于X染色体失活中的lncRNA，是X染色体失活的重要介质。证据表明，XIST在性别差异性疾病，如自身免疫性疾病、性别差异性癌症、神经系统疾病等中发挥了重要的调节作用。然而，分子机制仍需深入探讨。 早期研究发现，许多癌症普遍存在DNA低甲基化的趋势。性别特异的甲基化模式在肝脏中也非常广泛。DNA甲基化是伴随着DNA去甲基化的动态过程。5-甲基胞嘧啶（5mC）可以逐渐被Tet甲基胞嘧啶双氧化酶（TET）酶（TET1、TET2和TET3）氧化为5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）。由于5mC和5hmC在人类基因组中的广泛分布、化学稳定性较高以及与基因表达的密切相关，一些学者提出5mC和5hmC可以作为癌症诊断的理想生物标志物。 研究发现 02 在这项研究中，研究人员首先使用5hmC-Seal技术检测了四名女性和四名男性肝细胞癌患者的5hmC分布是否存在性别差异。结果表明，女性和男性肝细胞癌患者的5hmC分布存在显著差异。女性HCC组织中XIST第一外显子的5hmC读数明显低于邻近正常肝组织。接着，研究人员阐明了XIST对女性HCC肿瘤抑制功能的调节机制。 研究提供了对肝细胞癌性别差异机制的新线索。 女性肝细胞癌（HCC）组织中 XIST第一外显子的甲基化水平较高 03 研究人员用Shiny甲基化分析资源工具(SMART,http://www.bioinfo-zs.com/smartapp/)在HCC样本中检查了DNA甲基化水平与XIST之间的关联。研究人员选择位于XIST第一外显子区域的探针（cg:05533223、cg:03554089和cg:12653510）进行数据分析。在女性HCC组织中，XIST表达与甲基化呈极强的负相关。在男性HCC组织中，XIST表达与探针cg:12653510的甲基化呈显著负相关。然而，在男性HCC组织中，另两个探针的甲基化与XIST表达之间没有相关性。 研究人员使用Sequenom MassARRAY甲基化分析技术检测了XIST第一外显子区域的甲基化水平。为检测XIST第一外显子区域，设计了检测引物（探针cg05533223也位于目标序列中），用于检测九名女性HCC患者和十名男性HCC患者。在该区域分析了十二个CpG位点。研究人员对XIST第一外显子区域的CpG位点甲基化水平进行了定量分析，并进行了T组和L组的比较。对于女性患者，T组中所有CpG位点的甲基化水平明显高于L组。相反，在男性HCC患者中并未观察到显著变化。 研究结果 04 综上所述，研究结果表明， 由YY1-TET2复合物调控的XIST表达水平与女性肝细胞癌（HCC）患者的预后相关。结果显示，XIST可能在女性肝癌发生中起到肿瘤抑制基因的作用。对XCI调控网络的更好理解可能有助于为女性肝癌的临床治疗开发相关的靶向治疗方法。这项研究为研究肝癌发生中的性别差异提供了新的线索。 参考资料： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ctm2.1518 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 北京｜12月19日-20日 ▶第四届单细胞测序技术应用研讨会暨单细胞&空间组学研讨会（日程稍后公布） 点击对应文字 查看详情

他们的研究表明，在卵母细胞发育过程中存在一个对环境敏感的窗口，它赋予下一代葡萄糖耐受不良的易感性。 对症治疗是过去治疗慢性病的一种常见方法。例如，糖尿病的治疗是通过控制葡萄糖的增加和用胰岛素缓解多种由糖尿病引起的并发症。然而，如何预防糖尿病在科学界和医学界仍然是一个谜，发现这种疾病的起源以进行早期干预已成为全球研究热点。 在一项新的研究中，中国浙江大学医学院附属妇产科医院的黄荷凤（Huang Hefeng）教授课题组和中国科学院分子细胞科学卓越创新中心徐国良（Xu Guoliang）教授课题组发现了糖尿病代际传播的新机制。他们的研究表明，在卵母细胞发育过程中存在一个对环境敏感的窗口，它赋予下一代葡萄糖耐受不良的易感性。相关研究结果发表在2022年5月26日的Nature期刊上，论文标题为“Maternal inheritance of glucose intolerance via oocyte TET3 insufficiency”。 作为一位知名的妇产科医生，黄教授对母亲对其后代的潜在影响很感兴趣。为此，她带领她的课题组对不良的母体环境因素引起的成年后代的疾病进行了研究。他们发现暴露于高葡萄糖/雄激素可以通过改变子宫内胚胎/胎儿的DNA甲基化图谱或影响精子/卵子的表观遗传学修饰而引发慢性疾病的代际或跨代遗传。黄教授已从临床调查和动物模型中得出结论，糖尿病和高血压等慢性疾病可能是由发育引起的，因此率先报告了“通过配子进行表观遗传”的假说。然而，这一假说仍未得到验证。 为了证实这一假说，黄教授课题组开始关注以下问题：孕前的母体环境因素是否影响后代的健康？母体高血糖是否会通过卵母细胞增加慢性疾病的风险？ 为了解决这些问题，这些作者建立了一种雌性高血糖小鼠模型。为了排除高血糖对胚胎和胎儿发育的持续影响，他们巧妙地取出受影响的卵母细胞进行体外受精，并将胚胎移植到健康的寄养小鼠身上以产生后代。代谢测量显示它们的后代表现出葡萄糖耐量受损，表明受不良高血糖环境影响的卵母细胞增加了对慢性疾病的易感性。因此，这一发现支持了黄教授的假说。 面对这一重大发现，这些作者开始想知道增加后代糖尿病易感性的“罪魁祸首”是什么。经过一系列复杂的实验，他们找到了关键---TET甲基胞嘧啶双加氧酶3（TET methylcytosine dioxygenase 3, TET3）---并提出了TET3不足（TET3 insufficiency）对后代慢性疾病的调控途径。 这项新的研究证实，高血糖雌性小鼠的高葡萄糖环境导致卵母细胞中的TET3蛋白剂量不足，从而导致TET3在合子中重编程能力差，最终出现“脱甲基化不足（insufficient demethylation）”，或者说“高甲基化（hypermethylation）”。 TET3如何增加后代对糖尿病的易感性？葡萄糖激酶（GCK）是调节胰岛素分泌的最重要蛋白之一。在受精卵的复制和分裂过程中，包括GCK在内的与胰岛素分泌有关的相关基因的高甲基化，引发了TET3的潜力未被充分挖掘。这种TET3不足会持续到后代的成年期。高甲基化和GCK等基因的低表达导致胰岛素分泌不足，降低血糖的能力下降，并随着年龄的增长，增加易患糖尿病的几率。 在卵母细胞特异性Tet3条件基因敲除母鼠中，Line 15区域和Gck启动子的甲基化水平增加，葡萄糖耐量受损，图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04756-4。 这项研究在临床上的糖尿病孕妇中也得到了证实。在杭州和上海的几家医院接收的临床糖尿病患者的未成熟卵母细胞和废弃的囊胚也分别表现出TET3表达减少和GCK启动子区域的高甲基化。这进一步表明了这项研究的临床意义。 黄教授说，“这些研究结果为从源头上预防和控制慢性疾病提供了革命性的新见解，这将有助于减少出生缺陷和改善我们人口的健康。鉴于糖尿病和高血压多为家族遗传，应特别注意由生殖环境引起的跨代遗传。在关心我们自己健康的同时，我们也应该保护我们的下一代。” （生物谷 Bioon.com） 参考资料： Bin Chen et al. Maternal inheritance of glucose intolerance via oocyte TET3 insufficiency. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04756-4.