表觀遺傳學的研究意義精選(九篇)

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第1篇：表觀遺傳學的研究意義范文

    1 DNA甲基化和組蛋白乙?；?/p>

    1.1 DNA甲基化 DNA甲基化是指在DNA復制以后,在DNA甲基化酶的作用下,將S-腺苷甲硫氨酸分子上的甲基轉(zhuǎn)移到DNA分子中胞嘧啶殘基的第5位碳原子上,隨著甲基向DNA分子的引入,改變了DNA分子的構(gòu)象,直接或通過序列特異性甲基化蛋白、甲基化結(jié)合蛋白間接影響轉(zhuǎn)錄因子與基因調(diào)控區(qū)的結(jié)合。目前發(fā)現(xiàn)的DNA甲基化酶有兩種:一種是維持甲基轉(zhuǎn)移酶;另一種是重新甲基轉(zhuǎn)移酶。

    1.2 組蛋白乙?；?染色質(zhì)的基本單位為核小體,核小體是由組蛋白八聚體和DNA纏繞而成。組蛋白乙?；?a href="http://m.saumg.com/haowen/260758.html" target="_blank">表觀遺傳學修飾的另一主要方式,它屬于一種可逆的動態(tài)過程。

    1.3 DNA甲基化與組蛋白乙?；年P(guān)系 由于組蛋白去乙酰化和DNA甲基化一樣,可以導致基因沉默,學者們認為兩者之間存在串擾現(xiàn)象。

    2 表觀遺傳學修飾與惡性腫瘤耐藥

    2.1 基因下調(diào)導致耐藥 在惡性腫瘤中有一些抑癌基因和凋亡信號通路的基因通過表觀遺傳學修飾的機制下調(diào),并與化療耐藥有關(guān)。其中研究比較確切的一個基因是hMLH1,它編碼DNA錯配修復酶。此外,由于表觀遺傳學修飾造成下調(diào)的基因,均可導致惡性腫瘤耐藥。

    2.2 基因上調(diào)導致耐藥 在惡性腫瘤中,表觀遺傳學修飾的改變也可導致一些基因的上調(diào),包括與細胞增殖和存活相關(guān)的基因。上調(diào)基因FANCF編碼一種相對分子質(zhì)量為42000的蛋白質(zhì),與腫瘤的易感性相關(guān)。2003年,Taniguchi等證實在卵巢惡性腫瘤獲得耐藥的過程中,FANCF基因發(fā)生DNA去甲基化和重新表達。另一個上調(diào)基因Synuclein-γ與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。同樣,由表觀遺傳學修飾導致的MDR-1基因的上調(diào)也參與卵巢惡性腫瘤耐藥的形成。

    3 表觀遺傳學修飾機制在腫瘤治療中的應用

    3.1 DNA甲基化抑制劑 目前了解最深入的甲基化抑制劑是5-氮雜脫氧胞苷(5-aza-dc)。較5-氮雜胞苷(5-aza-C)相比,5-aza-dc首先插入DNA,細胞毒性比較低,并且能夠逆轉(zhuǎn)組蛋白八聚體中H3的第9位賴氨酸的甲基化。有關(guān)5-aza-dc治療卵巢惡性腫瘤的體外實驗研究結(jié)果表明,它能夠恢復一些沉默基因的表達,并且可以恢復對順柏的敏感性,其中最引人注目的是hMLH1基因。有關(guān)地西他濱(DAC)治療的臨床試驗,研究結(jié)果顯示,結(jié)果顯示:DAC是一種有效的治療耐藥性復發(fā)性惡性腫瘤的藥物。 3.2 HDAC抑制劑 由于組蛋白去乙?；腔虺聊牧硪粰C制,使用HDAC抑制劑(HDACI)是使表觀遺傳學修飾的基因重新表達的又一策略。根據(jù)化學結(jié)構(gòu),可將HDACI分為短鏈脂肪酸類、氯肟酸類、環(huán)形肽類、苯酸胺類等4類。丁酸苯酯(PB)和丙戊酸(VPA)屬短鏈脂肪酸類。PB是臨床前研究最深入的一種HDACI,在包括卵巢惡性腫瘤在內(nèi)的實體腫瘤(21例)Ⅰ期臨床試驗中有3例患者分別有4~7個月的腫瘤無進展期,其不良反應是短期記憶缺失、意識障礙、眩暈、嘔吐。因此,其臨床有效性仍有待于進一步在Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗中確定。在VPA的臨床試驗中,Kuendgen等在對不同類型血液系統(tǒng)腫瘤中使用VPA進行了Ⅱ期臨床試驗,結(jié)果顯示,不同的患者有效率差異甚遠。辛二酰苯胺異羥肟酸(SAHA)是氯肟酸類中研究較深入的一種HDACI。其研究表明,體內(nèi)使用安全劑量SAHA時,可有效抑制生物靶點,發(fā)揮抗腫瘤活性。大量體外研究結(jié)果顯示,聯(lián)合使用DNA甲基化抑制劑和HDACI會起到更明顯的協(xié)同作用。

    3.3 逆轉(zhuǎn)耐藥的治療 Balch等使用甲基化抑制劑—5-aza-dc或zebularine處理卵巢惡性腫瘤順柏耐藥細胞后給予順柏治療,發(fā)現(xiàn)此細胞對順柏的敏感性分別增加5、16倍。在臨床試驗中,Oki等將DAC和伊馬替尼(imatinib)聯(lián)合使用治療白血病耐藥患者,結(jié)果說明,應用表觀遺傳學機制治療惡性腫瘤確實可以對化療藥物起到增敏作用,并且在一定范圍內(nèi)其療效與體內(nèi)表觀遺傳學的改變呈正比。Kuendgen和Pilatrino等對HDACI和化療藥物的給藥順序進行研究,結(jié)果顯示,在使用VPA達到一定血清濃度時加用全反式維甲酸可增加復發(fā)性髓性白血病和骨髓增生異常綜合征患者的臨床緩解率,這可能與VPA引起的表觀遺傳學改變增加患者對藥物的敏感性有關(guān)。

    4 展望

    總的來說,應用表觀遺傳學修飾機制治療腫瘤具有良好的應用前景,與傳統(tǒng)化療藥物聯(lián)合來逆轉(zhuǎn)耐藥,將給攻克惡性腫瘤等疾病帶來新的希望。

    參 考 文 獻

第2篇：表觀遺傳學的研究意義范文

表觀遺傳學研究發(fā)現(xiàn)，基因及其表達的遺傳性改變不僅僅是指基因突變或基因多樣性等DNA序列的變化。已知的三種可調(diào)節(jié)基因表達的表觀遺傳學改變主要是：基因組DNA的甲基化，組蛋白修飾，非編碼RNA的調(diào)節(jié)（如microRNA）。上述機制均涉及外在因素在蛋白質(zhì)編碼序列不變的情況下仍可調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄[4]。表觀遺傳學調(diào)節(jié)機制存在個體及組織差異性，并且可以隨年齡增長、環(huán)境及疾病狀態(tài)的改變而變化。表觀基因組在基因組表達過程中起關(guān)鍵作用，個體間基因表達的不同造成藥物不同的反應性，這可能是通過表觀遺傳學改變進行調(diào)節(jié)的。因此，目前認為表觀遺傳學改變可以幫助解釋基因突變在藥物反應中的作用，繼而在臨床醫(yī)學中發(fā)揮作用，這一迅速崛起的新學科稱為表觀遺傳藥理學。個體間藥物的反應性不同，該學科不僅研究表觀遺傳因子在這一過程中的作用，而且旨在開發(fā)新的藥物靶點[5]。筆者認為表觀遺傳藥理學與遺傳藥理學將共同在藥理學、臨床醫(yī)學中發(fā)揮重要作用。目前為止，表觀遺傳藥理學的大多數(shù)研究集中于腫瘤學領(lǐng)域，例如，研究細胞色素p450在個體間表達的差異。幸運的是，表觀遺傳學修飾的作用已被應用于解釋其他復雜并且多源的現(xiàn)象，應用的范圍越來越廣。在這里，筆者總結(jié)了表觀遺傳修飾在心衰及心血管疾病治療方面最新的研究。

1表觀遺傳修飾與心力衰竭

1.1組蛋白的修飾

龐大的真核生物基因組在高度保守的組蛋白的作用下得到了緊密的壓縮。在核小體中，基因組DNA圍繞核心組蛋白（核心組蛋白H2A、H2B、H3、H4各兩組）折疊、壓縮，形成了染色體的基本單位?；蚪MDNA與染色體蛋白的相互作用有助于轉(zhuǎn)錄因子向靶基因片段聚集，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性[6]。通過這種機制，核小體利用其核心組蛋白的共價修飾傳遞表觀遺傳學信息。這些修飾包括組蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化及SUMO化修飾。核心組蛋白的氨基末端從染色質(zhì)絲上伸出來，與DNA或其他組蛋白、蛋白質(zhì)等相互作用。該末端上的賴氨酸、精氨酸殘基是組蛋白修飾的主要靶點。多數(shù)研究旨在了解賴氨酸乙酰化、甲基化的作用。事實證明，賴氨酸的乙?；饔弥饕c染色質(zhì)親和力及轉(zhuǎn)錄相關(guān)，而賴氨酸的甲基化作用取決于何種殘基被修飾。有趣的是，正如Mano所總結(jié)的那樣，組蛋白乙酰化的調(diào)控與心肌肥厚相關(guān)。去氧腎上腺素可誘導心肌細胞肥大，這一過程需要乙?；D(zhuǎn)移酶介導的組蛋白乙?；?。與此結(jié)果相一致的研究是針對Ⅱ類組蛋白去乙?；福℉DACs）5、9的研究，其通過抑制心肌細胞增強因子2（MEF2）的活性進一步阻礙致肥厚基因（pro-hypertrophicgenes）的表達來發(fā)揮抗肥厚的作用。與此相反，Ⅰ類HDACs具有相當強的致肥厚作用，其通過調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇三磷酸酰胺磷酸酯酶的表達發(fā)揮作用。這意味著，HDACs在多水平上控制肌肉細胞的體積。

1.2DNA甲基化

在真核生物中，DNA甲基化是通過將甲基團轉(zhuǎn)移到核苷酸胞嘧啶環(huán)的5''''位碳原子上完成的。在哺乳動物體內(nèi)，DNA甲基化主要發(fā)生在基因的5''''-CG-3''''序列，也指的是CpG雙核苷酸；人體內(nèi)，大約70%的CpGs發(fā)生甲基化。另一方面，未甲基化的CpGs存在于許多基因的5''''端調(diào)控區(qū)域，以CpG島的形式出現(xiàn)。與其他DNA區(qū)域相比，CpG雙核苷酸在CpG島出現(xiàn)的概率較高。人體內(nèi)CpG島甲基化的不同是表觀遺傳學改變的組成部分。DNA胞嘧啶甲基化有助于局部轉(zhuǎn)錄因子復合物的結(jié)合，其與組蛋白修飾共同在局部及整個基因組中影響染色體的結(jié)構(gòu)。因此，DNA甲基化的一個重要作用是調(diào)控基因的表達。在這方面，CpG島超甲基化可以使基因沉默，而低甲基化使基因發(fā)生轉(zhuǎn)錄。有人認為，甲基化是一種穩(wěn)定遺傳的修飾，但同時它也受到環(huán)境因素的影響。如小鼠野鼠色基因位點，可以受到其上游轉(zhuǎn)座子甲基化狀態(tài)的影響。從遺傳角度來講，完全相同的親代其野鼠色基因不同的甲基化狀態(tài)可使得后代出現(xiàn)不同的毛色[7]。最近，Kao等[8]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化在心衰特定的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮作用。他們發(fā)現(xiàn)促炎癥基因TNF-α可下調(diào)肌漿網(wǎng)Ca2+-ATPase（SERCA2A）的表達，這是通過增強SERCA2A啟動子的甲基化狀態(tài)完成的。Movassagh等[9]發(fā)現(xiàn)，在心肌病及人類心肌組織形成時甲基化的狀態(tài)是不同的。而且，他們鑒別出三個基因位點（IECAM1、PECAM1、AMOTL2），在不同的心臟樣本中，位點甲基化狀態(tài)與基因表達的調(diào)控密切相關(guān)。

1.3MicroRNAs

MicroRNAs是短的雙鏈RNA分子，來源于細胞核及細胞質(zhì)中較大的RNA前體，其可以在基因轉(zhuǎn)錄后對基因表達發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。miRNAs可以對30%～50%的蛋白質(zhì)編碼基因進行調(diào)控，這一過程主要是通過與mRNA3''''端未轉(zhuǎn)錄區(qū)域的堿基對進行互補結(jié)合，繼而干擾轉(zhuǎn)錄，靶mRNAs可降解或暫時沉默[10]。miRNAs調(diào)節(jié)蛋白的表達是非常復雜的，多種miR-NAs可以作用于同一基因，不同基因也可受到同一種miR-NAs的調(diào)節(jié)。miRNAs的表達具有組織、疾病特異性。近年來，多種病理狀態(tài)下的miRNA分子標記已被檢測出來，如各種類型的腫瘤以及多種心血管疾病[11]。越來越多的證據(jù)表明，miRNAs與基本的細胞功能密切相關(guān)。目前，miRNAs與心衰的關(guān)系已得到明確，在過去的幾年中，該領(lǐng)域的報道層出不窮。對心血管疾病的研究主要集中于兩種心臟組織特異表達的miRNA家族（miRNA-1/miR-NA-133、miRNA-208）。多項研究顯示，miRNA在健康、高血壓以及不同病因所導致的人、小鼠、大鼠衰竭的心臟中均有表達，Divakaran等[12]發(fā)現(xiàn)心臟特異性的miRNA-208不僅可調(diào)節(jié)心肌細胞肥大、纖維化同時可在應激、甲退時調(diào)節(jié)β-肌球蛋白重鏈（β-MHC）的表達。這種miRNA由α-MHC基因的內(nèi)含子編碼。該基因編碼α-MHC及一種主要的心肌收縮蛋白，使心臟變大，在應激以及激素信號作用下通過miR-NA-208及其作用位點發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。再者，定向刪除心肌特異性的miRNA，miRNA-1-2，揭示了它們在心臟中的多種功能，包括調(diào)節(jié)心臟的形態(tài)發(fā)生、電信號傳導及細胞周期的調(diào)控。Thum等[13]發(fā)現(xiàn)，受損心肌中miRNA標記與胚胎心中miRNA表達的類型極為相似，這說明受損心肌中重啟了胚胎基因的表達程序。Thum等[13]另一個發(fā)現(xiàn)是miRNA-21可以調(diào)控ERK-MAP激酶途徑，這種調(diào)控在心臟成纖維細胞中尤為明顯，心肌細胞中卻沒有這種表現(xiàn)，這可以影響到心臟的結(jié)構(gòu)及功能。在成纖維細胞中，miRNA-21水平的增高可通過抑制特定基因來激活ERK激酶，經(jīng)由這種機制，miRNA-21調(diào)節(jié)了間質(zhì)纖維化、心肌肥厚。上述研究揭示了在心臟成纖維細胞中，基因調(diào)節(jié)的另一種方式是在miRNA介導的旁分泌水平上進行的。miRNA在心臟肥厚反應中的意義得到了進一步的研究，miRNA成為基因調(diào)控的主要調(diào)節(jié)因子。到目前為止，miRNA已被證實不僅可以影響心肌，還可以影響心臟電信號轉(zhuǎn)導及調(diào)節(jié)血管再生[14]。

2表觀遺傳篩選方法

表觀基因組學示意圖不是固定的，它因細胞類型、時間的不同而不同，并且可在生理學、病理學、藥物作用情況下發(fā)生改變。因此，作為人類基因組計劃的后續(xù)工程，表觀基因組測序是一項艱巨的任務。雖然判斷基因組序列的表觀遺傳學狀態(tài)是比較容易完成的，描繪整個表觀基因組需要對數(shù)十個基因組進行測序，覆蓋一個有機體在生命不同階段的所有細胞類型。亞硫酸氫鹽測序法是標測DNA甲基化類型最為準確的方法。基因組DNA與亞硫酸氫鈉相作用，導致未甲基化的胞嘧啶脫氨基轉(zhuǎn)變成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶保持不變。為觀察特定基因的甲基化狀態(tài)，用特異性引物對目的片段進行擴增，隨后對產(chǎn)物測序。在序列中，甲基化的胞嘧啶被標記為Cs，未甲基化的胞嘧啶為Ts。近來出現(xiàn)了多個對甲基化進行定位的全基因組研究方法，它們都是以甲基化和未甲基化的CpGs對限制性內(nèi)切酶的敏感性不同為基本原理的。限制長度的基因組掃描利用兩種酶雙酶切DNA，一種是頻繁切割的甲基化非敏感性限制內(nèi)切酶，另一種是罕見的甲基化敏感性的酶如Not1，這種酶只有在非甲基化狀態(tài)時才可以酶切所識別的位點。還有一種完全不同全基因組研究方法是利用DNA芯片技術(shù)，它可以一次性標測成千上萬的CpG島的甲基化狀態(tài)。這種方法可以用來識別CpG島，相對于正常的調(diào)控過程來說，CpG島在腫瘤組織中發(fā)生甲基化。亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化的替代方法是ChIP-seq方法（一種與測序相結(jié)合的染色質(zhì)免疫沉淀方法）。通過免疫共沉淀技術(shù)使得目的蛋白與DNA發(fā)生交聯(lián)，然后對DN段進行基因組測序。這一方法可以幫助識別任何DNA相關(guān)蛋白的DNA結(jié)合位點。該技術(shù)還可以提供組蛋白修飾的信息，如乙?；⒓谆?、磷酸化、泛素化、SUMO化修飾。對ChIP技術(shù)進行改進得到的DCS方法，是將ChIP與消減式PCR進行偶聯(lián)。該方法旨在避免基因組片段與芯片雜交后產(chǎn)生非特異性信號。以同樣的方式可以檢測人體病理狀態(tài)下miRNA的作用，大多數(shù)研究是利用高通量的方法分析臨床病例中總miRNA的表達情況。高通量技術(shù)是以miRNA基因芯片和real-timeRCP為代表的。盡管分子間的差別給這些技術(shù)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，但miRNA芯片最大的優(yōu)點是具有很高的特異性，而缺陷是其敏感性較低。

3藥物可以改變表觀遺傳狀態(tài)

表觀遺傳學改變正常及疾病狀態(tài)下的表型，這可能意味著充分理解和調(diào)控表觀基因組對于人類常見疾病的防治具有重要意義。表觀遺傳學為我們提供了一個重要的窗口，來認識環(huán)境與基因在疾病發(fā)生過程中的相互作用以如何調(diào)節(jié)這些作用達到改善人類健康的目的。miRNA派生的反義寡核苷酸是單鏈RNA分子，對其進行化學修飾可能是針對致病miRNA新的方法。但是這種方法困難重重，miRNA屬于密切相關(guān)的家族，且很難合成針對每一種miRNA的反義寡核苷酸。再者，一個單獨的miRNA可針對多種基因發(fā)揮作用，它們之中可能含有對心肌有益的分子。在這方面，寡核苷酸的化學修飾可能會特異性破壞miRNA與單個mRNA的作用，這可能是疾病治療良好的備選方案。每一種miRNA可以以不同的強度針對成百上千的基因發(fā)揮作用，所以在體內(nèi)miRNA修飾的最終作用尚不明了。最終，將miRNA拮抗劑應用于臨床領(lǐng)域?qū)⒚媾R很多困難，這與我們在基因治療方面所遇到的極為相似，如導入方式、載體、特異性以及毒性等問題[15]。至少在理論上，針對特異性miRNA的方法將來可能是治療缺血性心臟病、心肌肥厚、心衰、血管再生、離子通道病的有效手段，可控制心衰的發(fā)展。另一種方法可能是將靶DNA甲基化。一些影響基因組DNA甲基化的化學合成劑已經(jīng)應用于臨床，例如5-氮胞嘧啶、抑制甲基轉(zhuǎn)移酶的氮胞嘧啶可以使DN段脫氨基。其它藥物是通過阻礙甲基化酶的活性而發(fā)揮抑制甲基化作用。更多信息可參照Gomez等[16]的文章。除了要開發(fā)可以調(diào)節(jié)DNA甲基化的藥物外，還需要設計可以影響組蛋白修飾的藥物。在抗腫瘤藥物的發(fā)展過程中，組蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制劑占據(jù)著重要地位，它可以通過逆轉(zhuǎn)與腫瘤相關(guān)的異常表觀遺傳改變，繼而發(fā)揮作用。已有證據(jù)表明，在心肌肥厚時，HDAC抑制劑可修復基因表達程序。Gallo等證明體外試驗中，曲古霉素A、丁酸鈉可延緩心臟肥厚。

4表觀遺傳學和環(huán)境

眾所周知，環(huán)境因素如毒素、飲食可以影響DNA甲基化和染色質(zhì)修飾，并且可遺傳給下一代。雌激素、抗雄激素類物質(zhì)可改變DNA甲基化狀態(tài)降低男性的生育能力，這也是可遺傳的。該假說認為，環(huán)境因素可以改變表觀遺傳學標記和基因表達形式，這可能在人類疾病研究中具有重要意義。常見疾病大多受到基因和環(huán)境因素的雙重影響，環(huán)境可誘導表觀遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進而將基因和環(huán)境因素聯(lián)系起來[17]。年齡在基因與環(huán)境相互作用中發(fā)揮重要作用。常見病的發(fā)病率隨著年齡的增加不斷增高，這與在人的一生中表觀遺傳學改變不斷累積有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，相對于年輕者而言，年長的同卵雙胞胎體內(nèi)總DNA甲基化及組蛋白H3K9乙?；乃捷^高，但該研究沒有檢測同一個體中表觀遺傳學改變隨時間變化的情況。

第3篇：表觀遺傳學的研究意義范文

【摘要】

目的RAS相關(guān)結(jié)構(gòu)域蛋白1A基因（RASassociateddomainfamily1Agene，RASSF1A）啟動子區(qū)超甲基化介導的基因轉(zhuǎn)錄失活在卵巢癌中頻見，可作為卵巢癌診治過程中有意義的分子生物學指標，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，應用甲基化特異性PCR（MSP）檢測卵巢腫瘤組織中RASSF2A基因啟動子甲基化狀態(tài)，采用RT－PCR檢測其mRNA表達水平。采用5－氮雜2′－脫氧胞苷（5－aza－dC）對人卵巢癌細胞株SKOV3、3AO進行去甲基化干預實驗，并檢測藥物作用前后RASSF2A基因啟動子甲基化及其mRNA的表達情況。結(jié)果RASSF2A基因mRNA在良性上皮性卵巢腫瘤中的表達陽性率為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），表達強度依次下降，差異有統(tǒng)計學意義，χ2＝21．855，P＜0．001。RASSF2A基因啟動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)計學意義，χ2＝15．474，P＜0．001。RASSF2A甲基化水平與卵巢癌患者的年齡、病理類型、臨床分期、組織分化程度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無明顯相關(guān)性。RASSF2A基因甲基化與其mRNA的表達呈負相關(guān)，甲基化陽性組織的mRNA表達水平明顯低于甲基化陰性組織。5－aza－dC藥物作用后，卵巢癌細胞株中RASSF2A基因甲基化被逆轉(zhuǎn)，而其基因表達明顯升高。結(jié)論RASSF2A啟動子區(qū)高甲基化導致的基因表達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

上皮性卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)中惡性程度最高和預后最差的腫瘤，其病死率居婦科惡性腫瘤首位［1］。大量研究已證實，RAS相關(guān)結(jié)構(gòu)域蛋白1A基因（RASassociateddomainfamily1Agene，RASSF1A）啟動子區(qū)超甲基化介導的基因轉(zhuǎn)錄失活是卵巢癌中的頻發(fā)事件，可作為卵巢癌診治過程中有意義的分子生物學指標［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RT－PCR和MSP方法檢測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胞株中RASSF2AmRNA的表達及其啟動子甲基化狀態(tài)，分析RASSF2A啟動子甲基化與其mRNA的表達以及卵巢癌臨床病理特征的關(guān)系，探討RASSF2A啟動子區(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標本來源收集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。所有組織標本均經(jīng)病理學確診，所有患者術(shù)前均未接受任何放化療或激素治療。標本采集在離體后10min內(nèi)進行，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分期標準，Ⅰ～Ⅱ期19例，Ⅲ～Ⅳ期31例；依據(jù)2003年WHO組織學分類標準，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，無淋巴轉(zhuǎn)移23例；年齡＜50歲者19例，≥50歲者31例。

1．2細胞株卵巢癌細胞株SKOV3和3AO由聊城市人民醫(yī)院中心實驗室提供。

1．3主要試劑Trizol試劑購自美國Invitrogen公司，DNA甲基化試劑盒購自德國Qiagen公司，引物均由上海生工設計合成。

1．4實驗方法

1．4．1細胞培養(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)卵巢癌細胞株，用含10％胎牛血清的RPMI1640細胞培養(yǎng)基及時換液。用終濃度為10μmol／L的5－aza－dC處理卵巢癌細胞株，常規(guī)換液，保持上述藥物濃度。于藥物連續(xù)作用72h后收集細胞。

1．4．2RT－PCR檢測參照Trizol試劑說明書提取組織及細胞總RNA。測得其濃度及純度符合實驗要求后，取2μL總RNA進行逆轉(zhuǎn)錄。所得cDNA經(jīng)半定量PCR擴增。RASSF2A基因上游序列為5′－GCG－CCTAGAACGTGTTTTTC－3′，下游序列為5′－ACT－AGGCGTCCTCACATTGC－3′，擴增產(chǎn)物長度為563bp。以GAPDH作為內(nèi)參基因，上游為5′－CAA－CGGATTTGGTCGTATT－3′，下游為5′－CACAGTC－TTCTGGGTGGC－3′，擴增片段長度為166bp。PCR反應條件為95℃10min，95℃30s，58℃30s，72℃30s，30個循環(huán)，最后72℃延伸10min。擴增產(chǎn)物在2％瓊脂糖凝膠電泳，紫外線下觀察實驗結(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胞總DNA，并對基因組DNA進行亞硫酸鹽修飾，按照甲基化特異性PCR試劑盒說明書進行。所得產(chǎn)物直接用于PCR擴增或保持在－20℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1．4．4甲基化特異性PCR使用2對引物檢測RASSF2A基因啟動子甲基化狀態(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′，擴增產(chǎn)物長度均為108bp。反應條件為95℃預變性10min，95℃變性30s，58℃復性30s（甲基化）；54℃復性30s（非甲基化），72℃延伸30s，35個循環(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)果判定標準若僅甲基化引物擴增出陽性條帶，為完全甲基化；若僅非甲基化引物擴增出陽性條帶，為非甲基化；若兩者均擴增出陽性條帶，為部分甲基化。

1．5統(tǒng)計學方法采用SPSS13．0分析數(shù)據(jù)。RASSF2A甲基化、mRNA表達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數(shù)資料采用χ2檢驗或Fishier確切概率法。RASSF2A甲基化及其表達之間的關(guān)系采用Spearman相關(guān)性分析法。卵巢癌細胞系中RASSF2AmRNA表達量比較采用t檢驗。檢驗水準α＝0．05。

2結(jié)果

2．1卵巢腫瘤組織RASSF2AmRNA的表達表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)計學意義，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)計學意義。

2．2卵巢腫瘤組織RASSF2A基因甲基化水平表1和圖2所示，97例卵巢組織標本均成功進行了MSP實驗。50例卵巢癌組織標本中有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增出甲基化陽性條帶，甲基化頻率為0，差異有統(tǒng)計學意義，χ2＝15．474，P＜0．001。

2．3RASSF2A基因甲基化與其表達的相關(guān)性表2所示，RASSF2A基因甲基化狀態(tài)與其mR－NA表達水平呈負相關(guān)。在RASSF2A基因發(fā)生甲基化的組織中，RASSF2A基因表達明顯降低，提示RASSF2A基因高甲基化可能是該基因表達沉默的原因之一。

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、病理類型、臨床分期、分化程度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移之間無明顯的相關(guān)性。

2．55－aza－dC作用結(jié)果圖3所示，卵巢癌細胞株SKOV3和3AO中均檢測到RASSF2A基因甲基化，經(jīng)去甲基化藥物5－aza－dC作用后，SKOV3細胞由完全甲基化轉(zhuǎn)變?yōu)榉羌谆?AO細胞甲基化狀態(tài)被部分逆轉(zhuǎn)。SKOV3和3AO中RASSF2AmRNA表達水平較低，經(jīng)藥物干預后，SKOV3（t＝－5．258，P＝0．006）和3AO細胞株（t＝－3．060，P＝0．038）RASSF2AmRNA表達水平明顯升高，差異有統(tǒng)計學意義。

3討論

近年來，隨著腫瘤分子生物學及表觀遺傳學的發(fā)展，腫瘤抑制基因失活在癌癥發(fā)生發(fā)展中的作用越來越受到人們的重視?？偟膩碚f，其機制可概括為遺傳學機制及表觀遺傳學機制，換言之，腫瘤抑制基因功能的失活既可以是不可逆的，即遺傳學機制，如基因的突變或染色體的缺失，也可以是可逆的，即表觀遺傳學機制，如基因甲基化或組蛋白修飾。與遺傳學不同，表觀遺傳學主要研究內(nèi)容不涉及DNA序列的改變，且在細胞分裂過程中具有可遺傳的、可逆性的基因組修飾作用［5］。DNA甲基化是哺乳動物基因組中最普遍的表觀遺傳學事件。相對于Knudson’s的二次打擊學說，基因甲基化僅靠一次打擊就可導致基因失活，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位于人類常染色體20p13，有329個氨基酸的開放閱讀框，11個外顯子。根據(jù)不同的啟動子和外顯子選擇剪接，可形成RASSF2A、RASSF2B和RASSF2C3個不同的轉(zhuǎn)錄本，其中，RASSF2A是最長的轉(zhuǎn)錄本，也是唯一一個含有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，如抑制細胞生長，阻滯細胞周期，促進細胞凋亡等，是一個腫瘤抑制基因。本研究分析了RASSF2A基因在上皮性卵巢癌組織中的轉(zhuǎn)錄表達及其甲基化水平。RT－PC檢測結(jié)果顯示，RASSF2A基因表達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過程，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，RASSF2A基因甲基化從無到有，從少到多的現(xiàn)象，說明了RASSF2A基因啟動子區(qū)甲基化從卵巢上皮增殖階段就開始起作用，與卵巢癌發(fā)生密切相關(guān)。多項研究表明，RASSF2A啟動子區(qū)高甲基化與基因表達沉默有關(guān)［9－11］。本研究結(jié)果表明，在發(fā)生RASSF2A甲基化的組織中，其基因表達水平明顯下降，兩者呈負相關(guān)。結(jié)果提示，在卵巢癌中RASSF2A啟動子甲基化是導致其低表達或者表達缺失的重要原因，這在細胞試驗中也得到驗證。應用甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑5－aza－dC對卵巢癌細胞株進行去甲基化處理后，卵巢癌細胞株的基因啟動子甲基化被逆轉(zhuǎn)，而其mR－NA的表達水平明顯升高，從而進一步證實了RASSF2A啟動子CpG島的異常甲基化在調(diào)節(jié)RASSF2A基因的表達中發(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關(guān)。另有研究表明，基因啟動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］。在生物個體發(fā)育過程中，伴隨著時間的進程，DNA甲基化異常會不斷呈現(xiàn)，由此認為，表觀遺傳學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DNA甲基化程度可作為細胞衰老的標志之一。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，但差異無統(tǒng)計學意義，可能上皮性卵巢癌中RASSF2A基因甲基化不是年齡相關(guān)的表觀遺傳學改變。

綜上所述，RASSF2A啟動子區(qū)的高甲基化是卵巢癌發(fā)生和發(fā)展過程中的頻發(fā)事件，是導致卵巢癌中RASSF2A低表達或表達缺失的重要原因，其參與了卵巢癌的發(fā)病過程，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RASSF2A基因啟動子CpG島甲基化水平可作為表觀遺傳學的分子靶標，指導卵巢癌的診斷及其預后判定。

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第4篇：表觀遺傳學的研究意義范文

[關(guān)鍵詞] 胃癌；遺傳學；表觀遺傳學；非編碼RNA；DNA甲基化；組蛋白修飾

[中圖分類號] R735.2 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2013）07（a）-0043-04

胃癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一，在全球腫瘤死亡原因中排名第二，其5年生存率在10%左右[1]。胃癌的發(fā)生與發(fā)展是多種因素交互作用的結(jié)果，包括環(huán)境、飲食、遺傳、幽門螺桿菌感染、慢性炎癥浸潤、癌前病變等。隨著人們對胃癌研究的不斷加深，遺傳因素及表觀遺傳因素已經(jīng)成為研究中的熱點，對于胃癌的發(fā)病機制、細胞免疫與防御、細胞分化及預防治療等方面具有十分重要的意義，本文就其研究進展做一綜述。

1 表觀遺傳學

表觀遺傳學是研究細胞分裂增殖過程中，不改變相關(guān)基因的DNA序列而影響相關(guān)基因的表達，這種改變能通過有絲分裂和減數(shù)分裂進行遺傳的一門學科[2-3]。表觀遺傳的變化在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、復發(fā)、預測預后的價值已經(jīng)得到了證實[4-7]。表觀遺傳學的范疇包括DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA的改變等。

1.1 DNA甲基化與胃癌

DNA甲基化是指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）的作用下，將甲基由S-腺苷甲硫氨酸轉(zhuǎn)移到胞嘧啶5位碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶[8]。胃癌中存在很多癌相關(guān)基因的甲基化，在胃癌形成的各個階段都能檢測到DNA甲基化的存在[9]。Cooper等[5]對包括220份慢性萎縮性胃炎、196份腸上皮生化、134份胃腺瘤、102份不典型性增生和202份胃癌及其癌旁組織和相應血液標本，采用甲基化特異性聚合酶聯(lián)反應（methylation-specific PCR，MSP）檢測RUNT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3（RUNX3）啟動子的甲基化狀態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)RUNX3的甲基化水平與胃癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，從萎縮性胃炎（15.9%）到腸上皮生化（36.7%）、胃腺瘤（41.8%）、不典型性增生（54.9%）、胃癌（75.2%），甲基化水平逐漸提高，RUNX3基因甲基化在血清中檢測到的水平與胃癌組織中的水平顯著一致，表示循環(huán)RUNX3基因甲基化可作為標志物檢測早期胃癌并有望用于胃癌的篩查。

既然檢測DNA甲基化可能用于胃癌的早期診斷，那么甲基化與胃癌的臨床病理特征、預后及治療是否存在某種聯(lián)系呢？賈安平等[10]應用甲基化特異性PCR（MSP）檢測74例胃癌組織p16基因的啟動子CpG島的甲基化狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)胃癌組織中p16基因的甲基化陽性率為56.8%，腫瘤分期晚、有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的陽性率更高。Guo等[11]使用MSP的方法檢測了92例胃賁門腺癌RASSF1A基因啟動子甲基化的情況，其中54例的出現(xiàn)異常甲基化，隨著胃癌的進展，其甲基化率也逐漸增高。表明p16基因及RASSF1A基因甲基化可能與胃癌的病期相關(guān)。姜蕊等[12]在54例胃癌組織中檢測鈣黏蛋白（E-cadherin）基因的異常甲基化，發(fā)現(xiàn)E-cadherin基因啟動子異常甲基化頻率為48.1%，顯著高于癌旁正常組織中的11.11%，并隨疾病進展而進一步提高。E-cadherin異常甲基化狀態(tài)與患者的性別及年齡均無關(guān)，而與胃癌的分化程度、病例類型、浸潤深度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期有關(guān)。提示胃癌組織中E-cadherin基因甲基化狀態(tài)可幫助判斷胃癌分化程度、進展情況，及預測預后。Sugita等[13]又對轉(zhuǎn)移復發(fā)性胃癌異常甲基化與化療療效相關(guān)性進行了研究，分析80例手術(shù)治療后發(fā)生轉(zhuǎn)移或復發(fā)的患者，使用氟尿嘧啶為基礎(chǔ)的化療。發(fā)現(xiàn)存在BNIP3（Bcl-2/adenovirus E1B 19 kDa-interacting protein 3）和DAPK（death-associated protein kinase）基因甲基化的患者總生存期（OS）及無進展生存期（PFS）較短，且對化療的反應率較低?？梢奃NA甲基化與胃癌發(fā)生、發(fā)展和預后之間有著密切的關(guān)系，進一步研究DNA甲基化的機制，全面繪制DNA甲基化譜，可能對于胃癌的篩查、早期診斷、療效預測及預后判斷有幫助。

1.2 胃癌與組蛋白修飾

組蛋白是存在于真核生物體細胞染色質(zhì)中的一組進化上非常保守的堿性蛋白質(zhì)，含精氨酸和賴氨酸等堿性氨基酸較多，是由德國科學家A.柯塞爾于1834年首先發(fā)現(xiàn)的。常見的組蛋白修飾方式有乙?；⒓谆?、磷酸化、泛素化等。研究發(fā)現(xiàn)組蛋白修飾與其他表觀遺傳學改變共存于胃癌中，現(xiàn)在以乙酰化、甲基化、磷酸化研究最多[14]。

組蛋白磷酸化 組蛋白磷酸化是在組蛋白尾區(qū)加入帶有負電荷的PO4基團，常發(fā)生于真白的絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基上，并且是可逆性修飾。其在有絲分裂、細胞死亡、DNA損傷修復、DNA復制和重組過程中有著直接的作用[15]。Fehri等[16]發(fā)現(xiàn)幽門螺桿菌可以誘導組蛋白H3絲氨酸10（H3S10）磷酸化水平降低，從而調(diào)節(jié)細胞周期，與幽門螺桿菌誘導胃癌發(fā)生相關(guān)。

1.2.1 組蛋白甲基化 組蛋白甲基化的位點多位于組蛋白H3和H4的精氨酸及賴氨酸殘基上，其甲基化方式有單甲基化、雙甲基化、三甲基化。其中H3-K4三甲基化的缺失、H3-K9甲基化和H3-K27三甲基化，這些甲基化改變在腫瘤早期出現(xiàn)并隨腫瘤進展變化而改變[17]。這些都與胃癌的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系。

1.2.2 組蛋白乙酰化 組蛋白乙?；墙M蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶將乙酰輔酶A乙?；糠洲D(zhuǎn)移到核心組蛋白氨基末端特定賴氨酸殘基上。一般認為組蛋白乙?；c基因激活相關(guān)，而組蛋白去乙?；c基因沉默或抑制有關(guān)。Mitani等[18]通過對29例胃癌組織標本的分析，發(fā)現(xiàn)組蛋白H3去乙?；梢砸种埔职┗騪21（WAF1/CIP1）的表達，而對乙?；种苿┨幚砗?，胃癌細胞組蛋白乙酰化水平升高，從而誘導p21（WAF1/CIP1）的表達上調(diào)。

總之，特定的組蛋白修飾與特定的基因激活或抑制相關(guān)，組蛋白修飾在基因調(diào)控中起著重要作用。進一步研究組蛋白修飾及其與基因調(diào)控的關(guān)系，有利于腫瘤發(fā)病機制研究，開發(fā)新的抗腫瘤藥物，例如去乙?；种苿┑?。

1.3 胃癌與非編碼RNA

非編碼RNA是指參與蛋白質(zhì)翻譯過程，不被翻譯成蛋白質(zhì)的RNA，如tRNA、rRNA、miRNA、snRNA等，而miRNA是目前研究的熱點。miRNA（microRNA）屬于非編碼RNA的一種，是內(nèi)源性非編碼小RNA。miRNA是長約18-26nt的單鏈RNA分子，起始于pri-miRNA，pri-miRNA在核內(nèi)被Drosha酶復合體切割為miRNA前體，經(jīng)轉(zhuǎn)運蛋白expoin5的作用下，從核內(nèi)運輸?shù)桨|(zhì)，再由Dicer酶進一步切割成miRNA[19]。Wu等[20]應用RT-PCR的方法檢測了30例胃癌組織和配對正常組織的60個候選miRNA，從中篩選出5個miRNA（miR-125a-3p， miR-133b， miR-143， miR-195，miR-212），經(jīng)過ROC分析表明miR-195和miR-212對于預測是否發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有較高的敏感性和特異性。Brenner等[21]通過從45例胃癌患者手術(shù)標本中提取RNA，再通過QRT-PCR（Quantitative real-time polymerase chain reaction）的方法檢測發(fā)現(xiàn)，miR-451、miR-199a-3p、miR-195在預后良好及預后不良的患者中，表達存在差異，表達高的患者復發(fā)率高、預后差。miR-451、miR-199a-3p、miR-195可以作為胃癌預后的預測因子。Konishi等[22]對胃癌患者的血漿檢測發(fā)現(xiàn)miR-451和miR-486的濃度在術(shù)后分別下降90%和93%，表明miR-451和miR-486可能作為血液學檢查的手段用以篩查胃癌。

miRNA的種類很多，對胃癌的作用途徑多種多樣，表1列舉了部分miRNA與胃癌的發(fā)生發(fā)展、治療及預后之間的關(guān)系。隨著對于miRNA作用機制的進一步深入研究，有望使miRNA成為胃癌診斷及預后預測的新的生物學標記，還可能使其成為藥物標靶或模擬其進行新藥研發(fā)，為胃癌治療提供一種新的手段。

2 遺傳學改變

遺傳學改變是指基于基因序列改變而導致的基因表達水平的變化，如基因突變、基因雜合丟失和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等。其中尤其以單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）最為常見。SNP影響并改變了某些正常的炎癥過程、免疫調(diào)節(jié)、DNA合成及修復等病理生理過程，而這些變化最終導致胃癌的發(fā)生。

2.1細胞因子及酶的基因多態(tài)性與胃癌

細胞因子是免疫細胞產(chǎn)生的一大類能在細胞間傳遞信息、具有免疫調(diào)節(jié)和效應功能的蛋白質(zhì)或小分子多肽。主要包括白介素（IL）、腫瘤壞死因子（TNF）、表皮生長因子（EGF）、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）、環(huán)氧合酶（COX）等。Guo等[29]通過分析中國北方人群胃賁門腺癌患者的轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGF-β1）基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)患者中-509T和869C基因型和等位基因分布較健康人群明顯升高，與非攜帶者相比，攜帶者發(fā)生Ⅲ期和Ⅳ期腫瘤的風險增加。有研究發(fā)現(xiàn)，IL-10的-1082G等位基因與胃癌高風險相關(guān)[30]，Sun等[31]研究發(fā)現(xiàn)，IL-10的基因多態(tài)性分析中-1082G等位基因使胃癌患者發(fā)生惡液質(zhì)的風險顯著增加。宋傳貴等[32]對福建地區(qū)102例完整隨訪的胃癌患者進行MMP-1基因多態(tài)性的基因型鑒定發(fā)現(xiàn)，2G/2G基因型可能是影響福建地區(qū)胃癌患者生存的不良預后因子之一，與含1G基因型相比，2G/2G等位基因攜帶者發(fā)生肝臟轉(zhuǎn)移的機會明顯增大。殷霞麗等[33]通過對118例胃癌患者的COX-2基因啟動子區(qū)-1195G>A的多態(tài)性研究發(fā)現(xiàn)-1195G>A基因型與腫瘤大小及浸潤深度明顯相關(guān)，其中-1195A提示存在腫瘤大、浸潤深度深的高風險，同時與COX-2免疫組化表達存在顯著相關(guān)性。

2.2 DNA修復基因多態(tài)性與胃癌

DNA損傷修復是一個非常復雜的過程，維持基因穩(wěn)定性和細胞正常功能的中心環(huán)節(jié)主要是DNA修復能力，如果相關(guān)修復基因發(fā)生突變，就會導致整個基因組DNA修復能力下降，從而引起細胞增殖和分化失控，導致腫瘤發(fā)生[34]。Yuan等[35]通過分析160例胃癌患者與其對照組的X射線損傷修復交叉互補基因1（XRCC1）的基因多態(tài)性分布，發(fā)現(xiàn)攜帶XRCC1 194Trp基因型的個體患胃癌風險增高，可能是由于該變異影響了XRCC1蛋白的修復功能。

2.3抑癌基因多態(tài)性與胃癌

抑癌基因是一類調(diào)控細胞生長、抑制腫瘤表型表達的基因，可通過純合缺失或失活而引起細胞惡性轉(zhuǎn)化。p53基因作為重要的腫瘤抑制基因，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中都具有重要作用。Song等[36]通過大規(guī)模的病例對照研究發(fā)現(xiàn)p53-72Pro.Pro基因型的個體患胃癌的風險增加。而Shirai等[37]的研究也表明該基因型的胃癌化療效果及預后差、容易發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移。

2.4其他基因多態(tài)性與胃癌

除了上述各種遺傳基因多態(tài)性與胃癌的發(fā)生發(fā)展及預后密切相關(guān)，還有多種胃癌易感基因。在中國人群中研究發(fā)現(xiàn)，前列腺干細胞抗原基因（PSCA）的rs2294008T等位基因能顯著提高非賁門胃癌的發(fā)病風險，并且rs2294008T等位基因和rs2976392A等位基因與非賁門胃癌低分化和高級別有關(guān)[38]。而最近的一項薈萃分析通過對9個病例對照研究的分析，表明PCSA的rs2294008T等位基因和rs2976392A等位基因與非賁門或彌漫性胃癌的易感性有關(guān)[39]。Xu等[40]通過對929例中國胃癌患者超氧化物歧化酶2（SOD2）和谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶（GSTP1）基因多態(tài)性研究發(fā)現(xiàn)，SOD2的rs4880 CT+CC基因型與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移高度相關(guān)，GSTP1的rs1695 GA+GG基因型與腫瘤大小關(guān)系密切，表明SOD2的rs4880 CT+CC基因型與GSTP1的rs1695 GA+GG基因型與胃癌的進展及侵襲性相關(guān)，而活性氧（ROS）的代謝途徑可能成為潛在的治療靶點。

2.5遺傳學改變研究中的一些問題

以上論述只是目前已發(fā)現(xiàn)頗具規(guī)模的胃癌易感多態(tài)性基因中的一小部分，然而只有PSCA等少數(shù)幾個基因與胃癌易感性的關(guān)系較為明確。其主要原因可能為：①目前胃癌關(guān)聯(lián)研究樣本普遍都很小[41]；②不同胃癌類型還受到表觀遺傳學的影響；③不良飲食、生活習慣和環(huán)境等外在因素促進甚至導致胃癌發(fā)生[42]；④胃癌家系成員生活環(huán)境和遺傳背景較一致，基于家系的連鎖分析是鑒定胃癌相關(guān)基因的比較簡單的方法，但是胃癌家系樣本難以獲得，并且通過家系定位的致病基因往往是該家族特異的，應用到群體中具有一定局限性。

因此盡量使病例同質(zhì)化，采用較大規(guī)模的研究樣本和不同群體的驗證，并在分析時注意不良飲食、生活習慣及環(huán)境等外在影響因素，將有利于明確胃癌的易感基因。

3 總結(jié)

胃癌的發(fā)生是多基因遺傳和表遺傳共同作用的結(jié)果，通過研究遺傳和表遺傳改變發(fā)現(xiàn)了很多與胃癌的發(fā)生、發(fā)展及預后密切相關(guān)的因素，它們對于胃癌的早期診斷及預后判斷起著至關(guān)重要的作用，而阻斷這些遺傳和表遺傳改變的發(fā)生為胃癌的治療提供了更廣闊的研究和發(fā)展空間。

近年來的遺傳學和表觀遺傳學研究主要集中在胃癌的早期診斷及預后預測方面，但是其中大多數(shù)研究僅針對單個位點或者單個基因多態(tài)性的變化上，很少有研究其相互關(guān)聯(lián)的變化對胃癌的影響。而且這些檢測運用于臨床前，其敏感性及特異性也有待進一步明確。對于那些被發(fā)現(xiàn)可能成為潛在治療靶點的基因位點，需要更多更大的重復性研究來確定它的真實可靠性，而后才是更深入地去發(fā)現(xiàn)通過何種手段去阻斷及干預。隨著研究的不斷深化，基因與基因、基因與環(huán)境之間的相互作用將被更深入地解析，利用基因分析的方法來評估個體胃癌風險，制定更加個體化的治療方案是未來研究的方向。

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第5篇：表觀遺傳學的研究意義范文

關(guān)鍵詞 行為遺傳學；數(shù)量遺傳學；分子遺傳學：基因：人格

分類號 B845

1 引言

人格是一個人獨特精神面貌的整體反映，是需要、動機、興趣、態(tài)度、價值觀、氣質(zhì)、性格、能力等多個方面的整合。它的形成和發(fā)展與遺傳因素息息相關(guān)。然而，人格的遺傳性究竟如何？到底哪些基因在起作用？它們又是如何起作用的？針對諸如此類的問題，行為遺傳學家們試圖為我們提供有效的解答，并由此形成了一個重要的研究領(lǐng)域，即人格行為遺傳學研究。

人格行為遺傳學研究就是運用行為遺傳學理論和方法來考察和揭示人格特征（包括人格障礙）和人格差異的遺傳基礎(chǔ)問題。它強調(diào)遺傳基因是塑造人格核心特征和造成人格個別差異的主要因素，但并不忽視環(huán)境的作用，甚至主張人格特征與人格差異是多種基因、多種環(huán)境以及基因與環(huán)境動態(tài)交互作用的結(jié)果。早在19世紀中后期，英國心理學家高爾頓（Galton，F(xiàn).）就首先利用家譜法和雙生子法研究了人格差異的遺傳基礎(chǔ)。盡管他的研究因未將遺傳和環(huán)境區(qū)分開來而具有諸多局限，但它“為人類行為的變異范圍提供了檔案證明并且說明了行為變異存在遺傳基礎(chǔ)”（Plomin，DeFries，McClearn，& McGuffin，2008），是運用行為遺傳學方法研究人格差異的先驅(qū)性嘗試。高爾頓之后的20世紀，人格的行為遺傳學研究因行為主義主流范式的盛行而長期遭到“冷遇”。前者強調(diào)人格的遺傳性，而后者堅持環(huán)境論并認為人格由社會化的習慣決定，兩者的矛盾在這種勢力不均的情勢下曾一度不可調(diào)和。

但近幾十年來，行為主義的逐漸衰落和現(xiàn)代生物學特別是分子生物學的飛速發(fā)展分別為人格的行為遺傳學研究提供了巨大發(fā)展空間和發(fā)展動力，并使它由傳統(tǒng)的數(shù)量遺傳學取向發(fā)展到分子遺傳學取向。分子遺傳學取向是發(fā)端于20世紀初而到20世紀末才應用于人格研究的一種新取向，它在研究方法和研究理念上都較數(shù)量遺傳學取向具有革命性突破，目前正以驚人的速度發(fā)展著?？梢哉f，人格遺傳學研究進入到分子遺傳學時代（Johnson，Penke，& Spinath，2011）。不過，兩種研究取向在基本思路方面各有特色，在具體研究方面都取得了很多有價值的成果，積極推動了人格行為遺傳學研究的復興和發(fā)展。

2 數(shù)量遺傳學取向

人格的數(shù)量遺傳學（quantitative genetics）研究取向主張運用雙生子研究、收養(yǎng)研究等設計來估計群體中遺傳因素對人格表現(xiàn)型方差的貢獻率，旨在用數(shù)量化的手段從宏觀上估計某種人格變異在多大程度上是由遺傳效應引起的，并考察遺傳通過與環(huán)境交互作用或相關(guān)影響人格的方式以及這些效應發(fā)生的具體情境。

2.1 人格遺傳率

數(shù)量遺傳學衡量人格遺傳性大小的核心指標是遺傳率（heritability），即在某群體內(nèi)觀測到的人格總變異中能被遺傳變異解釋的百分比，它既可以揭示遺傳是否影響某種人格特征又可以指明這種影響達到何種程度。人格遺傳率可以用公式h2=Vg/Vp（其中h2代表人格遺傳率，Vg代表遺傳導致的人格變異，V。代表觀測到的人格總變異）來表示，數(shù)值在0～1之間，越接近于0，說明變異越少源于遺傳；越接近于1，說明變異越多源于遺傳。需要指出的是，遺傳率估計具有如下三個特點：第一，它具有群體特異性，僅僅適用于解釋樣本或群體的人格差異，而不適用于描述個體人格的遺傳性；第二，它假定遺傳因子和環(huán)境因子之間不存在相關(guān)或交互作用；第三，它會因測量方法和計算方法不同而有細微差別（郭永玉，2005；Larsen & Buss，2009）。

2.2 數(shù)量遺傳學設計

為了把基因和環(huán)境對人格差異的貢獻分離開來，數(shù)量遺傳學家采用了家族研究、雙生子研究和收養(yǎng)研究等多種研究設計。家族研究是最早用于人格研究的行為遺傳學方法，但它不能將遺傳與共同環(huán)境的作用區(qū)分開來，因而不能得出準確的遺傳率；雙生子研究是現(xiàn)代人格行為遺傳學研究最常用的一種有效方法，它在一定程度上克服了家族研究的缺陷，但它的等環(huán)境假設和代表性也往往令人擔憂：收養(yǎng)研究作為一種強有力的自然實驗法，是“解開影響家族相似性的遺傳和環(huán)境源之結(jié)的最直接方法”，避免了雙生子研究中的等環(huán)境假設問題，提供了環(huán)境影響人格差異的最佳證據(jù)，但它也存在三個爭議，即代表性、生前環(huán)境影響和選擇性安置效應（Plomin et al.，2008）。

鑒于以上三種方法各有其長處和不足，在過去的20多年中，數(shù)量遺傳學家已經(jīng)開始利用家族研究、雙生子研究和收養(yǎng)研究的組合設計來研究人格。例如，研究分開撫養(yǎng)的同卵雙生子就把雙生子研究和收養(yǎng)研究各自的優(yōu)點進行了有效整合，并且分開撫養(yǎng)的同卵雙生子在某種人格特質(zhì)上的相關(guān)系數(shù)可以直接解釋為遺傳率的一個指標（Larsen & Buss，2009）。另外，隨著離異和再婚現(xiàn)象增多而產(chǎn)生的繼親家庭研究，自然地綜合了家族研究與收養(yǎng)研究的優(yōu)勢，也是一種有趣和有效的組合研究設計。對多組比較的組合設計，甚至簡單的收養(yǎng)和雙生子研究，現(xiàn)代行為遺傳學通常采用模型擬合（model fitting）的方法進行統(tǒng)計分析，即建立一個反映各種遺傳和環(huán)境因素對某種人格特質(zhì)貢獻大小的結(jié)構(gòu)方程模型，并將其與觀測到的相關(guān)進行比較，從而估計出遺傳和環(huán)境的影響程度（郭永玉，2005）。

2.3 具體研究與發(fā)現(xiàn)

數(shù)量遺傳學取向的人格研究者利用上述設計主要對人格特質(zhì)、人格障礙以及態(tài)度與偏好的遺傳性問題進行了考察。

2.3.1 人格特質(zhì)

數(shù)量遺傳學關(guān)于人格特質(zhì)的研究主要涉及人格的五大特征，即外傾性、宜人性、責任心、神經(jīng)質(zhì)和經(jīng)驗開放性，其中研究最充分的要數(shù)外傾性和神經(jīng)質(zhì)。多數(shù)數(shù)量遺傳學研究表明，“大五”人格模型中的所有因素都具有中等大小的遺傳率，并且此研究結(jié)果在不同年齡段、不同性別以及不同文化背景的樣本群體中具有普遍一致性（saudino，1997；Loehlin，McCrae，Costa，& John，1998）。例如，兩項以雙生子為被試的研究表明，神經(jīng)質(zhì)和外傾性的遺傳率估計值分別為43%和52-54%（Wray，Birley，Sullivan，Visscher，& Martin，2007；Rettew，Rebollo-Mesa，Hudziak，Willemsen，& Boomsma，2008）。以往數(shù)量遺傳學對“大五”人格的研究通常都以正常人群為被試，最近許多研究開始關(guān)注異常人群“大五”人格的遺傳性問題。例如，Kendler，Myers和Reichborn-Kjennerud（2011）的研究表明，邊緣型人格障礙與“大五”人格中的神經(jīng)質(zhì)維度存在顯著的遺傳正相關(guān)，而與宜人性和責任心維度存在顯著的遺傳負相關(guān)。Hare等人（2012）的研究表明，躁郁癥患者人群“大五”人格的遺傳率（23%～32%）某種程度上低于正常人群的研究結(jié)果（40%～60%）。我們固然可以推測是異常人格影響了“大五”人格遺傳率的變化，但要得出確切的因果結(jié)論還需依賴未來數(shù)量遺傳學和分子遺傳學更加細致的綜合研究。

除“大五”人格外，研究者還對活動水平（activity level）和“精神病”人格特質(zhì)的個別差異進行了行為遺傳學分析。活動水平是氣質(zhì)的一個組成元素，其個別差異出現(xiàn)于生命早期，并隨著時間推移在兒童身上表現(xiàn)出穩(wěn)定性。Spinath，Wolf，Angleitner，Borkenau和Riemann（2002）對300對雙生子的研究表明，活動水平存在40%的遺傳率?！熬癫　比烁裉刭|(zhì)包括權(quán)術(shù)主義、鐵石心腸、沖動性不一致、無所畏懼、責備外化和壓力免疫等方面。Blonigen，Carlson，Krueger和Patrick（2003）對353名男性雙生子進行了研究，發(fā)現(xiàn)所有這些“精神病”人格特質(zhì)都表現(xiàn)出中等或高等的遺傳率。

數(shù)量遺傳學研究發(fā)現(xiàn)，盡管不同研究設計所得出的具體數(shù)值會有所不同，但一般的人格特質(zhì)都具有較高的遺傳率估計值（Krueger & Johnson，2008）。

2.3.2 人格障礙

數(shù)量遺傳學系統(tǒng)研究的人格障礙主要有精神分裂型人格障礙、強迫型人格障礙和邊緣型人格障礙。精神分裂型人格障礙具有輕微精神分裂樣癥狀，用個人訪談法和問卷法所做研究表明，它具有非常高的遺傳率（Kendler，Myers，Torgersen，Neale，& Reichbom-Kjennerud，2007）。強迫型人格障礙是一種神經(jīng)精神病狀態(tài)，以思想、情感、觀念以及行為的反復為典型癥狀，它所包含的五個因素即禁忌、污馳/清潔、疑慮、迷信/儀式和對稱/囤積的遺傳率位于24%和44%之間（Katerberg etal.，2010）。上述兩種人格障礙可能是精神機能障礙遺傳連續(xù)體的一部分，因為它們分別與精神分裂癥和強迫焦慮癥之間存在某種程度的遺傳重疊（Plomin et al.，2008）。邊緣型人格障礙是一種以心境反復無常、自我認同感紊亂、情緒沖動以及行為不穩(wěn)定等為主要表現(xiàn)的人格障礙，它很大程度上受遺傳基因影響。例如，對荷蘭、比利時和澳大利亞三個國家5000多名雙生子的數(shù)量遺傳學研究表明，加性遺傳效應（additive genetic effect）可以解釋42%的邊緣型人格障礙變異，而且這一結(jié)果具有跨性別和跨國別的一致性（Distel et al.，2008）。最近一項10年的雙生子縱向研究發(fā)現(xiàn)，邊緣型人格障礙特質(zhì)在14～24歲的各個年齡段都具有中等的遺傳率，且遺傳率有隨年齡增長而輕微上升的趨勢，而這些特質(zhì)的穩(wěn)定性和變化受遺傳因素高度影響，一定程度上也受非共享環(huán)境的影響（Bornovalova，Hicks，Iacono，& McGue，2009）。

2.3.3 態(tài)度與偏好

穩(wěn)定的態(tài)度和偏好通常被看作人格的一部分，并表現(xiàn)出廣泛的個體差異。數(shù)量遺傳學家對態(tài)度和偏好的遺傳性進行了饒有趣味的考察。綜觀多數(shù)研究可知，態(tài)度的核心特征傳統(tǒng)主義具有中等的遺傳率。例如，一項明尼蘇達的雙生子研究表明，傳統(tǒng)主義的遺傳率為63%；一項對654名收養(yǎng)和非收養(yǎng)兒童的縱向研究表明，遺傳對保守態(tài)度具有重要影響，并且顯著的遺傳影響早在12歲時就已產(chǎn)生（Larsen & Buss，2009）。然而，并不是所有態(tài)度和信仰都表現(xiàn)出中等水平的遺傳率，這要因所研究的態(tài)度類型而異。例如，一項對400對雙生子的研究表明，對上帝的信仰、對宗教事務的參與以及對種族一體化的態(tài)度的遺傳率為零（Larsen&Buss，2009）?；蛩坪跻灿绊懧殬I(yè)興趣或偏好。一項用修訂版的杰克遜職業(yè)興趣量表（JVIS）做的研究表明，34種職業(yè)興趣中有30種的遺傳率在37%和61%之間（schermer & Vernon，2008）。這表明，我們絞盡腦汁作出的職業(yè)選擇很大程度上受到我們從父母那里繼承的基因的影響。但值得我們注意的是，為什么有些態(tài)度和興趣具有較高的遺傳性，而有些態(tài)度和信仰的遺傳性不明顯甚至為零？或許未來的行為遺傳學研究能夠給出答案。

3 分子遺傳學取向

人格的分子遺傳學（molecular genetics）研究取向主張在DNA水平上用基因測定方法研究特定基因?qū)θ烁癖憩F(xiàn)型的影響效應，旨在超越傳統(tǒng)人格數(shù)量遺傳學研究僅停留在統(tǒng)計學層面考察遺傳率的局限，而從微觀層面直接鑒別對人格產(chǎn)生重要遺傳影響的具體基因或基因組合，以精確揭示人格特征（包括人格障礙）或人格差異的根本遺傳機制。

3.1 人格候選基因

已知人類基因具有數(shù)萬種之多，要想從中找出對人格起作用的特定基因是件困難的事情。況且，復雜的人格或行為特質(zhì)并不簡單地遵循孟德爾的單基因遺傳定律，而是同時受作用幅度不完全相同而又相互協(xié)同和相互作用的多個基因的影響，這就又大大增加了確定這些基因的難度。因此，研究者不可能對所有基因都進行考察，更多的是考察候選基因與人格的關(guān)系。人格候選基因（candidate gene）是被假定與某一人格特質(zhì)有關(guān)的基因，通常人們已了解其生物學功能和序列，它們可能是結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因或在生化代謝途徑中影響性狀表達的基因。研究者一般通過了解相關(guān)生理機制來確定人格的候選基因。例如，用于治療活動過度的藥物常含有多巴胺，因而像多巴胺受體、多巴胺啟動子和多巴胺轉(zhuǎn)運體這樣與多巴胺有關(guān)的基因便成為候選基因研究的目標。我們通常缺乏哪些基因是人格候選基因的強假設，因此試圖將那些與具有生理作用的DNA標記有關(guān)的基因與人格聯(lián)系起來的做法是很有道理的（張麗華，宋芳，鄒群，2006）。

3.2 研究策略

人格分子遺傳學研究者主要采用連鎖策略和關(guān)聯(lián)策略來尋找和鑒別對特定人格或行為特質(zhì)有廣泛遺傳影響的具體基因。連鎖策略（linkagestrategy）采取從行為水平到基因水平的“自上而下”的研究思路，它以攜帶某種人格特質(zhì)或障礙的家系為研究對象，對連續(xù)幾代人的DNA樣本進行分析，以確定是否有對該人格特征影響較大的特定基因存在。由于研究者并無假定的候選基因，這種策略對定位單基因遺傳特質(zhì)的強效基因十分有效，但當牽涉若干個作用較小的基因時它便不再那么有效。然而，大多數(shù)復雜的人格或行為特質(zhì)往往牽涉多個微效基因，于是另一種較新的關(guān)聯(lián)策略（association strategy）便成為最常用的確定人格基因的策略。關(guān)聯(lián)策略采取由基因到行為的“自下而上”的研究思路，通過考察擁有某種特定基因（或等位基因）的個體比沒有該基因的個體在某種特定人格特質(zhì)上的得分是高還是低，來確定候選基因與人格或行為特質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)情況，即一種可能的因果關(guān)系。關(guān)聯(lián)策略比連鎖策略更容易找到只有微弱效應的特定基因，但系統(tǒng)性不夠強。

隨著人類基因組多態(tài)性研究以及SNP分型技術(shù)的發(fā)展，全基因組掃描（genome-wide scanning）逐漸成為一種標志性的分子遺傳學人格研究策略（Strobel & Brocke，2011）。它主要包括對人格表現(xiàn)型的全基因組連鎖分析和全基因組關(guān)聯(lián)分析，先將人格表現(xiàn)型的相關(guān)位點定位于染色體某個區(qū)域，然后再進行候選基因研究或連鎖不平衡分析，確定其具體基因位點。例如，一項用全基因組掃描做的研究表明，傷害回避與8p21染色體區(qū)域存在顯著相關(guān)（zohar et al.，2003）。

3.3 具體研究與發(fā)現(xiàn)

基因主要是通過大腦中的神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)來影響人格的，因而參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的基因便成為主要的候選基因。在Cloninger等人的人格心理生物模型中，新穎性尋求（novelty-seeking）、傷害回避（harm-avoidance）和獎賞依賴（reward-dependence）三種氣質(zhì)維度被假定分別與大腦調(diào)節(jié)不同類型刺激反應的三種神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)即多巴胺（dopamine）系統(tǒng)、5-羥色胺（serotonin）系統(tǒng)和去甲。腎上腺素（noradrenaline）系統(tǒng)相聯(lián)系。此類理論假設促使人格分子遺傳學研究者們主要從這三種神經(jīng)遞質(zhì)路徑考察了基因多態(tài)性與人格之間的關(guān)系。

3.3.1 多巴胺系統(tǒng)

多巴胺是腦部負責快樂和興奮的一種積極化學物質(zhì)，它的缺乏會促使個體積極尋求有效物質(zhì)或新異經(jīng)驗以增加多巴胺釋放。到目前為止，人格研究中最早且最多關(guān)注的DNA標記是位于第11號染色體短臂上的多巴胺D4受體基因（DRD4）。1996年，兩個獨立研究小組同時在《自然遺傳學》上報告了DRD4基因的3號外顯子中的48-bp VNTR多態(tài)性與新穎性尋求之間存在正相關(guān)，標志著人格分子遺傳學研究的初步登場（Ebstein & Israel，2009）。其中，Ebstein領(lǐng)導的小組運用三維人格問卷（TPQ）對124名猶太健康志愿者進行了測量，發(fā)現(xiàn)長重復段DRD4等位基因?qū)π路f性尋求具有6%的解釋效應，而未發(fā)現(xiàn)它與另外三個TPQ指標（獎賞依賴、傷害回避和堅持性）有顯著關(guān)聯(lián)（Ebstein et al.，1996）；Beniamin領(lǐng)導的小組運用大五人格量表修訂版（NEO-PI-R）對315名美國成人和兄弟姐妹進行了預測測量，也發(fā)現(xiàn)擁有長重復段DRD4等位基因的個體比擁有短重復段DRD4等位基因的個體新穎性尋求水平顯著高，并且發(fā)現(xiàn)長重復段DRD4等位基因與NEO-PI-R量表的外傾性和責任心兩個維度顯著相關(guān)，而在其他三個維度即神經(jīng)質(zhì)、開放性和宜人性上未見此結(jié)果（Benjamin et al.，1996）。對于這兩種研究的結(jié)果可能的解釋是，擁有長重復段DRD4等位基因的個體對多巴胺的相對缺乏反應敏感，需要尋求外界新異經(jīng)驗來增加多巴胺釋放，而擁有短重復段DRD4等位基因的個體傾向于對腦中已經(jīng)存在的多巴胺作出高度反應，無需尋求新異經(jīng)驗便可使多巴胺含量達到適當水平。

此后，一系列研究對DRD4基因與新穎性尋求這種人格特質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)進行了重復驗證，但結(jié)果并不完全一致。兩項分別以德國人和日本人為被試的研究證實DRD4基因與新穎性尋求特質(zhì)之間的確存在顯著關(guān)聯(lián)（strobel，Wehr，Michel，&Brocke，1999；Tomitaka et al.，1999）；Burt等人對明尼蘇達137個雙生子家庭所做的研究發(fā)現(xiàn)，DRD4基因與新穎性尋求測量指標之間不存在任何關(guān)聯(lián)（Bun，McGue，Iacono，Comings，&MacMurray，2002）；Ekelund等人則得出了與1996年研究相反方向的結(jié)果，即在新穎性尋求水平較高的群體中，2次和5次重復等位基因而非7次重復等位基因的頻率更高（Ekelund，Lichtermann，Jarvelin，& Pelmnen，1999）。除此之外，有些研究還發(fā)現(xiàn)DRD4基因與其他人格候選基因存在聯(lián)合效應。一項關(guān)于1歲新生兒對新異事物反應的研究發(fā)現(xiàn)，DRD4基因中的48-bp VNTR與5-羥色胺轉(zhuǎn)運體基因（5-HTT）中的一種多態(tài)性存在聯(lián)合效應（Lakatos et al.，2003）。之所以會出現(xiàn)如此多樣的研究結(jié)果，可能與樣本大小、被試特點（年齡、性別和種族文化等）、測量工具、研究設計等因素有關(guān)。例如，分組方法不同所得研究結(jié)果就會有很大差異（Tsuchimine et al.，2009）。不管怎樣，這都有待于進一步研究證實。

除DRD4基因外，研究者還對多巴胺系統(tǒng)中的其他人格候選基因進行了考察，如多巴胺D2受體基因（DRD2）、多巴胺D3受體基因（DRD3）、多巴胺D5受體基因（DRD5）以及多巴胺轉(zhuǎn)運體基因（DATl）等。一項用多種人格測驗所做的研究表明，DRD2基因的-141C插入/缺失多態(tài)性與卡氏人格量表（KSP）測量的冷漠以及北歐大學人格量表（SSP）測量的自信缺乏之間存在關(guān)聯(lián)（JSnsson et al.，2003，），而利用氣質(zhì)性格量表（TcI）對被試所做的一項研究表明，-141C插入/缺失多態(tài)性和DRD2/ANKK1基因的TaqlA多態(tài)性與人格特質(zhì)之間可能并非存在直接強相關(guān)，而是在DRD2基因與ANKKl基因的交互作用條件下才對人格產(chǎn)生影響（Tsuchimine et al.，2012）。在一個由862名個體組成的樣本中發(fā)現(xiàn)DRD3基因與神經(jīng)質(zhì)和行為抑制存在關(guān)聯(lián)，而當該樣本擴大到1465人時這種關(guān)聯(lián)未得到驗證（Henderson et al.，2000）。有研究表明，DRD5基因可能與人格的持續(xù)性發(fā)展有關(guān)（Vanyukov，Moss，Kaplan，Kirillova，&Tarter，2000）。由于發(fā)現(xiàn)DAT1基因與具有某些新穎性尋求特征的注意缺陷多動癥（ADHD）存在關(guān)聯(lián)（Jorm et al.，2001，），有人用極端分數(shù)個體為被試考察了DATl基因與新穎性尋求之間的關(guān)聯(lián)，結(jié)果表明這種效應只在女性被試身上有所顯現(xiàn)（van Gestel et al.，2002）。

3.3.2 5-羥色胺系統(tǒng)

5-羥色胺作為一種生物胺，對于人類的攻擊性、抑郁、焦慮、沖動、幸福感等情緒情感具有重要調(diào)控作用。此系統(tǒng)中最經(jīng)常被研究的人格候選基因是5-羥色胺轉(zhuǎn)運體基因（5-HTT），該基因越長釋放和回收5-羥色胺的效率越高，已有許多研究考察了它與傷害回避等焦慮類人格特質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)。5-HTT基因具有兩種多態(tài)性：5-HTT基因連鎖的多態(tài)性區(qū)域（5-HTTLPR）和5-HTT基因2號內(nèi)含子中的VNTR多態(tài)性，其中人格研究關(guān)注最多的是5-HTTLPR。

1996年的一項經(jīng)典研究發(fā)現(xiàn)，短5-HTTLPR等位基因攜帶者較長5-HTTLPR等位基因攜帶者在神經(jīng)質(zhì)和傷害回避維度上的表現(xiàn)水平更高（Lesch et al.，1996）。功能性磁共振成像表明，攜帶一個或兩個短5-HTTLPR等位基因復本的個體在對恐怖刺激的反應中表現(xiàn)出更強的杏仁核神經(jīng)元活動（Harid et al.，2002）。這種由遺傳導致的杏仁核對情緒刺激的興奮性差異支持了該結(jié)論。不過，也有一些其他研究并未發(fā)現(xiàn)此種關(guān)聯(lián)（Flory et al.，1999；Tsai，Hong，& Cheng，2002）。還有一些研究得出了相反結(jié)果。例如，使用極端得分個體做的一項研究發(fā)現(xiàn)，短5-HTTLPR等位基因在低傷害回避群體中比在高傷害回避群體中出現(xiàn)的頻率更高（van Gestel et al.，2002）。2004年的一份元分析指出。這種可重復性的缺乏很大程度上是由于樣本量過小以及所使用的量表不同而導致（Sen，Burmeister，& Ghosh，2004）。分析者發(fā)現(xiàn)，運用大五人格量表測量的神經(jīng)質(zhì)與5-HTTLPR有顯著關(guān)聯(lián)，而運用氣質(zhì)性格量表測量的傷害回避與5-HTTLPR不存在任何顯著關(guān)聯(lián)。2008年的另一份元分析也得出了類似結(jié)論（Munaf6 et al.，2008）。然而，使用NEO-PI-R量表對4000多名被試進行的一項大型研究發(fā)現(xiàn)，5-HTTLPR與神經(jīng)質(zhì)或其各維度（焦慮，抑郁，憤怒，敵意，自我意識，沖動。易受傷害性）之間不存在任何關(guān)聯(lián)（Terracciano etal.，2009）。近年來，有研究者發(fā)現(xiàn)，與其雜合子同伴或短等位基因的純合子同伴相比，具有長5-HTLPR等位基因的純合子個體通常更關(guān)注積極情感畫面，而選擇性地回避一同呈現(xiàn)的消極情感畫面（Fox，Ridgewell，& Ashwin，2009）。這表明他們通常更加樂觀。使用信息加工眼動跟蹤評估法進行的另一項研究發(fā)現(xiàn)，短5-HTLPR等位基因攜帶者在視覺上更加偏愛積極場景而回避消極場景，長5-HTLPR等位基因的純合子個體更加無偏地看待情緒場景（Beevers，Ellis，Wells，& McGeary，2009）。這表明，短5-HTLPR等位基因攜帶者可能比長等位基因純合子個體對環(huán)境中的情緒信息更加敏感。對于5-HTLPR與人格特質(zhì)之間關(guān)系的這些看似不一致的結(jié)論，還有待進一步研究確證。此外，一項最新研究顯示，5-HTLPR與Val66Met兩種多態(tài)性對傷害回避存在顯著交互作用（Ariaset al.，2012）。

除5-HTT基因外，研究者還對5-羥色胺系統(tǒng)中的另外兩個人格候選基因5-羥色胺2A受體基因（5-HT2A）和5-羥色胺2C受體基因（5-HT2C）進行了考察。有研究者在雙極性精神障礙患者和健康控制組群體中檢驗了5-HT2A的1號外顯子中的一種單核苷酸多態(tài)性與傷害回避維度之間的關(guān)聯(lián)，但是沒有發(fā)現(xiàn)任何關(guān)聯(lián)存在（Blairy et al.，2000）。還有研究者以健康日本人為樣本對5-HT2A的5種單核苷酸多態(tài)性進行了考察，沒有發(fā)現(xiàn)它們與氣質(zhì)性格量表的任何維度存在關(guān)聯(lián)（Kusumi et al.，2002）。就5-HT2C與人格的關(guān)系而言，研究者發(fā)現(xiàn)5-HT2C中的一個點突變與三維人格問卷的獎賞依賴維度和堅持性維度存在關(guān)聯(lián)，并且DRD4與5-HT2C對獎賞依賴存在顯著交互效應（Ebstein et al.，1997）。然而，后來的一項重復性研究發(fā)現(xiàn)，5-HT2C對獎賞依賴不存在主效應，但DRD4與5-HT2C對獎賞依賴確實存在顯著交互效應（Kühn et al.，1999）。

3.3.3 去甲腎上腺素系統(tǒng)

在人格的分子遺傳學研究中，人們對去甲腎上腺素系統(tǒng)的關(guān)注遠不及對多巴胺系統(tǒng)和5-羥色胺系統(tǒng)的關(guān)注多，但也取得了一些研究成果。有研究以健康被試為樣本，考察了去甲腎上腺素轉(zhuǎn)運體（NET）的一種外顯子限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）與氣質(zhì)性格量表中各維度之間的關(guān)系，但沒有發(fā)現(xiàn)任何關(guān)聯(lián)存在（Samochowiec et al.，2001）。不過，另一項以朝鮮人為被試的研究表明，去甲腎上腺素轉(zhuǎn)運體的T-182C基因多態(tài)性與氣質(zhì)性格量表的獎賞依賴維度存在顯著關(guān)聯(lián)（Ham，Choi，Lee，Kang，& Lee，2005）。有研究表明，在中國人被試中，αla腎上腺素受體基因（ADRAlA）和0c2a腎上腺素受體基因（ADRA2A）的多態(tài)性與三維人格問卷各維度之間不存在任何關(guān)聯(lián)（Tsai，Wang，& Hong，2001）。而之前的另一項研究發(fā)現(xiàn)，ADRA2A的一種常見單核苷酸多態(tài)性與易怒性、敵對性和沖動性諸測量值之間的確存在某些關(guān)聯(lián)（comings et al.，2000）。關(guān)于去甲腎上腺素系統(tǒng)的諸候選基因與人格之間關(guān)系的研究，有待進一步加強。

4 總結(jié)與展望

行為遺傳學通過數(shù)量遺傳學和分子遺傳學兩條取徑對人格遺傳性問題進行了不同層次的詳細探索，取得了較為豐富的研究成果，推進了我們對人格遺傳程度和遺傳機制的深刻認識，也有利于促進人格研究的科學化。人格行為遺傳學研究的兩類取向各具優(yōu)勢和不足。數(shù)量遺傳學取向借助生態(tài)研究設計從宏觀上估計遺傳變異對人格差異的解釋程度，資料獲取經(jīng)濟簡單、技術(shù)要求低，并且結(jié)果解釋相對容易，但它無法確切地告訴我們究竟哪些基因或多態(tài)性導致了人格差異以及具體作用過程如何（Parens，2004），對研究設計和被試取樣的依賴性較強，況且面對遺傳與環(huán)境實際存在相關(guān)或交互作用的不爭事實，遺傳率的解釋意義往往遭到質(zhì)疑（Lerner，2011）。分子遺傳學取向擺脫了數(shù)量遺傳學取向存在的諸多不足，可以從DAN水平精確細微地探知造成人格障礙或差異的特定基因及其作用機制，但研究程序繁瑣復雜，對新興生物技術(shù)要求較高，在人格候選基因的選擇上帶有推測性，迄今為止尚未產(chǎn)生符合最初預期的可重復的實質(zhì)性人格研究成果（McClellan & King，2010）。除此之外，兩類研究取向還存在諸多共同的問題：一是受測量手段限制，對被試自陳報告依賴性高，往往會造成某些人格特質(zhì)在防衛(wèi)或偽裝心理作用下被隱藏；二是由于研究設計和技術(shù)、被試取樣、人格和基因自身復雜性以及環(huán)境與基因的交互作用等原因，研究結(jié)果的可重復性不高（Kim & Kim，2011）；三是受過去百余年消極心理學研究傳統(tǒng)的影響，所研究的對象主要是精神分裂癥、抑郁癥、多動癥等病理人群（張文新，王美萍，曹叢，2012），缺乏對健康人群積極人格品質(zhì)的遺傳研究；四是研究成果的現(xiàn)實利用率低，未能把研究所得成果及時有效地轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實效益。

鑒于人格行為遺傳學研究所存在的諸多問題，未來研究應特別注意以下五個方面：

（1）強調(diào)兩種研究取向的有機結(jié)合，在數(shù)量遺傳設計中加入對特定基因型的直接測量。這兩種研究取向各有優(yōu)缺，可以相互彌補，況且分子遺傳學的許多工作需用傳統(tǒng)數(shù)量遺傳學設計綜合考慮環(huán)境與遺傳因素來完成。未來研究可以在數(shù)量遺傳設計中加入對特定基因型的直接測量，例如，可以先用數(shù)量遺傳學方法確定某種人格特征是否具有遺傳性以及遺傳到什么程度，然后再用分子遺傳學方法從根本上細微探究影響人格的具體基因及其作用方式。

（2）注重多學科和多范式的有效整合。人格的行為遺傳學研究是一項綜合性很高的困難工作，涉及遺傳學、心理學、生物學、神經(jīng)科學、醫(yī)學和社會學等多門學科，因此需要在更廣泛的視野下進行多學科的整合研究。人格的遺傳機制相當復雜，靠單一研究工具（如自陳問卷）或研究范式很難獲得理想結(jié)果，今后應在傳統(tǒng)研究范式的基礎(chǔ)上綜合采用腦成像、誘發(fā)電位、前脈沖抑制和計算機博弈模型等一些新的研究范式，從多個角度綜合考察和相互印證人格與基因的關(guān)系，從而彌補由自陳報告帶來的弊端，同時克服可重復性低的問題。

（3）擴大對健康人群積極人格品質(zhì)的研究。未來人格行為遺傳學研究不僅要研究病理人群的消極人格品質(zhì)，而且更要研究正常人群甚至超常人群的積極人格品質(zhì)，探究它們的遺傳性及分子作用機制，為積極人格品質(zhì)的培養(yǎng)提供遺傳學依據(jù)。

第6篇：表觀遺傳學的研究意義范文

【關(guān)鍵詞】 腫瘤抑制基因;DNA甲基化;胃癌

Abstract:Epigenetics is the study of genetic changes in gene expression without the sequence change of DNA， in which DNA methylation is one of the most widely studied epigenetic mechanism. CpG island is the sequence of human genome， located mainly in the promoter as well as the first extron regions. The size of it is nearly 100～1 000 bp and it links with 60% of human coding genes. Methylation of CpG sites in the promoter regions of genes can lead to decreased expression and silence the tumor suppressor genes and contribute to oncogenesis. The research development of DNA methylation in gastric carcinoma was reviewed in this article.

Key words：tumor suppressor genes; DNA methylation;gastric carcinoma

胃癌是人類常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率高，據(jù)統(tǒng)計，其死亡率居全球惡性腫瘤死亡率的第二位，嚴重的危害著人類的健康和生命。胃癌發(fā)生的機制目前仍不是很清楚，研究表明，細胞無限增殖及分化受阻是腫瘤發(fā)生的基本過程，隨著分子生物學和基因工程技術(shù)的迅速發(fā)展，人們逐漸深化了對腫瘤發(fā)生學的認識。近年研究結(jié)果顯示腫瘤的發(fā)生是多基因異常共同作用的結(jié)果，包括癌基因活化和腫瘤抑制基因失活，有關(guān)表遺傳學研究顯示[1]，表遺傳學異常參與了腫瘤發(fā)生過程，而且在某種腫瘤的發(fā)生中起重要作用，其中DNA異常甲基化可致基因表達減弱或基因沉默，是導致腫瘤抑制基因失活的重要機制之一。本文就胃癌的發(fā)生發(fā)展過程中一些腫瘤抑制基因DNA異常甲基化研究進展作一綜述。

1 DNA甲基化及其作用

表遺傳學(epigenetics)是1939年由waddington首先提出的。表遺傳學是研究在DNA序列沒有改變的情況下，所發(fā)生的可遺傳性基因表達的改變[1]168-174。其中包括DNA甲基化、基因組印記、染色體組蛋白修飾、隔離蛋白以及非編碼RNA調(diào)控等方式，這種模式傳遞給子代細胞是不依賴DNA序列的。其中DNA甲基化是研究最多、最深入的一種表遺傳學表達機制。

DNA甲基化是指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferases DNMTS)的介導下，二核苷酸中胞嘧啶(C)的第5位原子上的H被S—腺苷甲硫氨酸提供的甲基取代，使之變成5—甲基胞嘧啶(5-methy1cytosine，m5C)[2]的化學修飾過程。甲基化酶包括維持甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNMT 1) 和重新甲基化酶(DNMT 3a，DNMT 3b)。維持甲基化酶的作用是識別子代DNA 雙鏈中親代單鏈上已甲基化的CpG 位點，催化互補單鏈的胞嘧啶(C) 發(fā)生甲基化;重新甲基化酶的作用是使非甲基化的雙鏈DNA 發(fā)生甲基化的過程[3] 。DNA的甲基化修飾反應主要發(fā)生在CpG二核苷酸的胞嘧啶，CpG 位點以兩種形式存在，一種為分散于DNA中，正常情況下這些 CpG二核苷酸甲基化可作為一種宿主基因的保護機制，它會抑制重復子轉(zhuǎn)錄以及重復子同源性重組，還可以抑制“寄生”DNA序列(如逆轉(zhuǎn)錄病毒片段)的侵入;另一種是CpG 結(jié)構(gòu)高度聚集在一起，即CpG 島(CpG island)。CpG島在基因組內(nèi)呈不連續(xù)分布，通常位于基因的啟動子區(qū)域(promoter region)，也可位于第一外顯子區(qū)域， 故又稱5′-CpG 島[4]。在正常細胞中，CpG 島通常不發(fā)生甲基化修飾，而腫瘤組織常發(fā)生其相關(guān)基因啟動子區(qū)域的異常甲基化。DNA 甲基化異?？煞譃榧谆鰪?、甲基化減弱和甲基化轉(zhuǎn)移酶水平增高三種情況，其中抑癌基因甲基化增強在腫瘤中最常見?？赏ㄟ^改變基因的構(gòu)型或與核內(nèi)甲基化CG序列結(jié)合蛋白結(jié)合，阻止轉(zhuǎn)錄因子與基因形成轉(zhuǎn)錄復合物，從而導致其表達沉默，使腫瘤抑制活性喪失，被認為是腫瘤抑制基因失活的重要途徑。另外，DNA 的甲基化還可促進腫瘤相關(guān)基因突變，因5-甲基胞嘧啶可自發(fā)性或在SAM 作用下引起鄰位脫氨轉(zhuǎn)變?yōu)樾叵汆奏?，使甲基化的CpG 突變?yōu)門pG，因此其也是甲基化促進惡變的機制之一。

CpG島甲基化是一種基因外修飾，在正常細胞中基因的甲基化大多發(fā)生在其啟動子CpG 島之外，而在腫瘤細胞中某些抑癌基因的CpG島甲基化則導致該基因轉(zhuǎn)錄失活，故在腫瘤研究中檢測基因啟動子區(qū)CpG 島甲基化狀態(tài)，對于闡明腫瘤發(fā)生、發(fā)展的機制及建立早期診斷方法均具重要意義。目前DNA甲基化的檢測方法比較多，其中廣泛應用的技術(shù)是甲基化特異性的PCR技術(shù)(MSP)和甲基化敏感的單堿基延伸技術(shù)(Ms-SNuPE)，這些技術(shù)的敏感性高，特異性強，適用于微量DNA或石蠟包埋DNA。在MSP技術(shù)的基礎(chǔ)上，又先后發(fā)展了基于熒光檢測方法的實時定量PCR(MethyLight)和依賴于限制性核酸內(nèi)切酶的甲基化分析方法(COBRA)，這些技術(shù)提高了檢測的敏感性，實現(xiàn)了高通量和高特異性。此外，有人將MSP技術(shù)與變性高效液相色譜法(DNPLC)相結(jié)合，來測定整個CpG位點的甲基化。近年，中國科學院化學研究所與清華大學的研究人員合作，發(fā)展了基于水溶性陽離子型共軛聚合物的新DNA甲基化分析方法。通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)(FRET)研究了質(zhì)粒和人腫瘤細胞p16基因啟動子區(qū)特異CpG位點的甲基化狀態(tài)該技術(shù)具有較高的靈敏度和特異性。引物無需熒光標記，檢測在均相溶液中進行，無需分離、純化等手段，而且與高通量分析兼容，在癌癥臨床診斷上具有潛在的應用價值[5]。

2 胃癌相關(guān)基因的甲基化

近年研究結(jié)果顯示，多種基因的異常甲基化在胃癌發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。有研究[6]表明，DNA的甲基化率在胃癌前病變轉(zhuǎn)化為癌的過程會發(fā)生改變。Kang等[7] 對非腫瘤胃黏膜和胃腫瘤進行p16、hMLH1、DAP—kmase、THBS1、及TIMP-3等5種基因檢測，發(fā)現(xiàn)除DAP—kmase甲基化的頻率相近之外，其他基因從慢性胃炎到腸化生及從腺瘤到腺癌甲基化頻率都有不同程度的增高。因此認為，這些基因的高甲基化在胃癌變發(fā)生過程中的較早階段就已出現(xiàn)，這為胃癌的早期診斷提供了新思路。

2.1 p16基因甲基化

p16基因又稱多腫瘤抑制基因(multiple tumor suppressor，MTS)，定位于9p21 位點，由2個內(nèi)含子和3 個外顯子組成。該基因編碼的蛋白是一種重要的細胞周期負調(diào)控蛋白，可與D型細胞周期蛋白(cyclinD)競爭性結(jié)合細胞周期蛋白依賴激酶CDK4 和CDK6而抑制蛋白激酶活性，使腫瘤細胞周期調(diào)節(jié)中抑癌基因Rb的表達產(chǎn)物(PRb)不能磷酸化而保持活化狀態(tài)，抑制轉(zhuǎn)錄因子EF解離，使細胞周期進展最關(guān)鍵的G 1/S轉(zhuǎn)換停滯，對細胞周期起負調(diào)控作用。因此，p16 基因的變異或其蛋白的失活會導致cyclinD-CDK4/6-pRb-E2F調(diào)節(jié)途徑的失控，而使細胞過度增殖，導致腫瘤發(fā)生。目前研究表明p16基因的純合缺失和點突變異常多種腫瘤的發(fā)生有關(guān)。在胃癌中p16基因異常甲基化主要發(fā)生在外顯子1和啟動子區(qū)域，且基因啟動子的高度甲基化更為常見。Lee等[8]最早報道了p16 甲基化與胃癌的關(guān)系，他們用甲基化敏感性限制性內(nèi)切酶研究了9 個胃癌細胞株，發(fā)現(xiàn)2個細胞株有甲基化，而且不表達p16mRNA;體外以去甲基化劑5-deoxy-ezecytidine對胃癌細胞系處理后，因CpG島異常甲基化而封閉的基因又重新表達。Ficorella 等[9]發(fā)現(xiàn)原發(fā)性胃癌中p16 基因啟動子區(qū)域高甲基化是導致其轉(zhuǎn)錄失活的重要原因。Bai等[10]利用誘發(fā)Wistar 大鼠胃癌模型研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠胃黏膜向胃癌演變過程中，p16 基因甲基化是在胃癌發(fā)生過程的較早階段出現(xiàn)，其甲基化的頻率在正常胃上皮中為2.7%， 在慢性萎縮性胃炎中為16.7%，在腸上皮化生中為37.5%，在胃腺瘤中為64.7%，在胃癌中則高達82.5%。Abbaszadegan 等[11]通過MSP 和免疫組化等方法同時對52 例胃癌患者組織和血清中p16基因甲基化及蛋白表達情況分析后，認為p16 啟動子區(qū)高甲基化在胃癌發(fā)生中起重要作用，并且與胃癌惡性程度相關(guān)。同時提出血清中DNA 甲基化水平的檢測可能是胃癌早期檢查的一個重要的生物學指標。

2.2 DNA錯配修復基因(MMR)、CpG甲基化表型(CIMP)與胃癌

研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌的發(fā)生中存在微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(microsatellite instability，MSI)和 CpG甲基化表型(CpG island methylator phenohype，CIMP)兩種分子途徑。在DNA MMR中起主要作用的是基因hMLH1 和hMSH2。MMR通過修復DNA堿基錯配、降低自發(fā)性突變，而增強DNA的保真性和維持基因組的穩(wěn)定性。Herman等[12]最早報告了在結(jié)直腸癌中MMR hMLH1失活與DNA甲基化有關(guān)，后來發(fā)現(xiàn)胃癌中同樣存在微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(microsatellite instability，MSI)亞型，但還沒有胃癌中有關(guān)DNA MMR發(fā)生突變的報道。Fleisher 等[13]檢測了65 例胃癌組織的hMLH1甲基化情況發(fā)現(xiàn)，隨著胃癌中MSI頻率的降低hMLH1基因的甲基化率也隨之降低。由此推測，hMLH1基因啟動子區(qū)域甲基化與MSI有關(guān)，有可能是該基因失活的一種普遍機制。Poplawski等[14]通過甲基化敏感限制性內(nèi)切酶PCR(MSRE-PCR)對比分析27例胃癌患者與25 例健康人后認為，hMLH1 甲基化對胃癌形成有促進作用。由此可見，hMLH1啟動子的甲基化與胃癌的發(fā)生有關(guān)，可能是胃癌發(fā)生機制中的早期分子事件。

CpG甲基化表型(CIMP)是指一些病例同時存在多個基因甲基化的現(xiàn)象。CIMP已在大腸癌、肝癌、肝內(nèi)外膽管癌、胰腺癌、卵巢癌、急性髓性白血病、膀胱癌等惡性腫瘤中得到證實。由于胃癌的發(fā)生是一個多步驟、多因素相互作用的結(jié)果，也涉及許多相關(guān)基因的異常表達，因此多基因的啟動子甲基化的研究也就自然得到了研究人員的青睞，而且越來越多的研究發(fā)現(xiàn)CIMP與胃癌有著密切的關(guān)系。Kim等[15] 通過檢測40例早期胃癌組織中hMLH1、TIMP3、THBS1、DAP—K、GSTP1、APC和MINT2的甲基化狀況發(fā)現(xiàn)，除了2 例基因甲基化陰性外，CIMP盡然高達40%?？梢?，啟動子甲基化在早期胃癌中是一種普遍現(xiàn)象。同時研究還發(fā)現(xiàn)，在腫瘤發(fā)生的不同階段、不同基因的啟動子甲基化表達狀況是不同的，有的基因隨胃癌的進展其甲基化發(fā)生率有不斷升高的趨勢，而在健康青年人標本及胎盤中未發(fā)DNA甲基化。可見CIMP在胃癌的發(fā)生中是一早發(fā)事件，可以利用此特征作為胃癌的早期診斷指標，同時對建立胃癌相關(guān)基因的甲基化譜也具有積極的作用。

APC 基因是一種抑癌基因，編碼的APC蛋白可以抑制上皮細胞增殖而抑制腫瘤的發(fā)生。早期研究證實該基因是結(jié)直腸癌的管家基因，近來研究發(fā)現(xiàn)該基因在胃癌的發(fā)生發(fā)展中也起重要作用。曾有學者用免疫組化方法分析了120 例胃癌病人的APC基因的表達情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，APC缺失率為78%，因此認為APC 基因缺失可能與胃癌的發(fā)生有關(guān)。近年來大量的研究顯示APC基因啟動子1A部位甲基化與胃癌發(fā)生關(guān)系密切。Hosoya等[16]研究發(fā)現(xiàn)APC基因啟動子1A蛋白表達率與甲基化率在正常胃粘膜和非癌粘膜中保持一致，在癌粘膜中甲基化率增高。而1B均未發(fā)現(xiàn)有甲基化。由此可見，ACP啟動子甲基化主要發(fā)生在1A部位，且ACP啟動子1A部位的甲基化可能是胃癌發(fā)生的一個中間環(huán)節(jié)，而不是胃癌發(fā)生的始動因素。3 結(jié) 語

通過對胃癌相關(guān)基因甲基化分析發(fā)現(xiàn)，多種相關(guān)基因甲基化是胃癌形成的重要機制之一。DNA甲基化異常不僅可在手術(shù)標本中檢測到，還可從各種體液如外周血清中檢測到，為臨床應用帶來極大便利，因此腫瘤相關(guān)基因啟動子甲基化狀態(tài)是一種非常有前途的生物標記物，可作為腫瘤的敏感性生物標志物。檢測胃癌相關(guān)基因啟動子異常甲基化不僅可用于高危人群監(jiān)測、腫瘤風險評估、胃癌早期診斷，還可用于判斷腫瘤遷移情況，預測胃癌手術(shù)、放化療療效等。由于DNA甲基化是一個可逆的過程，故通過恢復僅被抑制而未發(fā)生突變或丟失的生長調(diào)控基因表達.來恢復細胞正常生長調(diào)控功能，并且已有這方面的動物模型研究證實了這一想法。故DNA的去甲基化將為癌癥的治療提供新思路。由于一些病原體的感染可以誘發(fā)腫瘤相關(guān)基因甲基化從而導致胃癌的發(fā)生，故預防感染和及時的根除這些病原體會對預防胃癌的發(fā)生有重要的意義。

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第7篇：表觀遺傳學的研究意義范文

同時，學生難以通過自身的自主學習與實踐獲取知識，更難有機會對課程的內(nèi)容和問題發(fā)表基于自己理解的看法與意見。教與學的雙方對這一現(xiàn)象都頗有微詞。教師覺得學生學得太被動，沒有主動思考; 而學生則抱怨老師教學不夠精彩，提不起興趣。為了改善這一狀況，提高教學效果，自2012 年始至2014 年的三個教學周期里，本教學團隊在原有教學體系的基礎(chǔ)上，嘗試進行了教學方法的改革，采用探究式教學模式，改變教師的教學方法和學生的學習方式。強調(diào)教師的作用不單是傳道、授業(yè)和解惑，還要盡可能地激發(fā)學生學習的興趣，提高學習效率，同時培養(yǎng)學生的科學精神和科學態(tài)度，形成一定的創(chuàng)新意識品質(zhì)和實踐能力，以期為農(nóng)科其他專業(yè)課的教學改革研究與實踐提供可借鑒的范例。

一、構(gòu)建基于問題的探究式教學模式

通過設計問題情景，激發(fā)學生好奇心和求知欲是探究式教學模式的本質(zhì)特征，其關(guān)鍵在于挑起學生在認識上的矛盾，形成認知沖突，并提出問題。怎樣才能在教學過程中制造出認知沖突呢? 最有效的方法就是創(chuàng)設懸念法。懸念是一種學習心理機制，是由學生對所學對象感到疑惑不解而又想解決時所產(chǎn)生的一種心理狀態(tài)。它能激發(fā)學生的學習動機和興趣，使思維活躍、想象豐富，在解決所提出問題的同時還培養(yǎng)了學生克服困難的意志力。探究式教學的基本框架與模式或步驟如下: ( 1) 設置情景。( 2) 提出問題( 包含問題) 。( 3) 提出猜想或假設。( 4) 搜集資料和事實。( 5) 驗證假設。( 6) 交流評價與得出結(jié)論。( 7) 整合、建構(gòu)、遷移、應用。

( 一) 課堂理論教學方面

課堂理論教學是課程教學過程最重要的方式，在教學過程中，隨著生命科學、信息技術(shù)和工程技術(shù)的迅猛發(fā)展，我們一直不斷將新理論和新技術(shù)補充到園藝植物育種學課程的教學內(nèi)容之中，如離體培養(yǎng)育種、分子育種等近年來取得的研究新成果都在課堂上余小林等基于問題的園藝植物育種學探究式教學模式研究得到了及時的反映。同時，在課程講授中，以育種途徑為主線，重點介紹園藝植物種質(zhì)資源調(diào)查( 查) 、引種馴化( 引) 、選擇育種( 選) ，以及在現(xiàn)有資源基礎(chǔ)上，通過人工創(chuàng)造變異，選擇獲得新的品種類型的創(chuàng)造變異育種( 育) 途徑，以及采用這些途徑選育新品種的理論、方法、技術(shù)等內(nèi)容。

根據(jù)探究式教學模式的要求，我們將部分章節(jié)的課程內(nèi)容進行了問題化，把定論形式陳述的材料轉(zhuǎn)化成引導學生探究的問題形式。為此，本教學團隊經(jīng)過多次討論，設計了10 個情景問題: ( 1) 如何協(xié)調(diào)栽培品種遺傳背景越來越窄與種質(zhì)資源亟需保護間的矛盾? ( 2) 為什么在明末清初時我國的人口有個劇增的高峰( 主要得益于紅薯、玉米和馬鈴薯等重要農(nóng)作物種質(zhì)資源的引進) ? ( 3) 如何制定園藝植物的育種目標? ( 4)如何在育種過程中避免遺傳累贅，實現(xiàn)優(yōu)良性狀的定向重組? ( 5) 航天育種是未來的發(fā)展方向嗎? ( 6) 雜種優(yōu)勢的分子遺傳機制是什么? ( 7) 芽變的遺傳機理及其在育種中的應用。( 8) 轉(zhuǎn)基因作物的是天使還是魔鬼? ( 9) 基因組測序及分子設計育種的現(xiàn)在與將來。( 10) 表觀遺傳在育種中的作用。在上述精心設計的情景問題中，有些是本學科相關(guān)研究領(lǐng)域的研究前沿問題，如雜種優(yōu)勢的分子遺傳機制、表觀遺傳在育種中的作用和消除遺傳累贅實現(xiàn)定向重組是迄今為止植物育種領(lǐng)域的研究瓶頸和未解之謎; 有些是業(yè)內(nèi)和社會當前的熱點關(guān)注問題，如分子設計育種、芽變的遺傳機理、航天育種和轉(zhuǎn)基因作物的取舍等; 有些則是影響社會發(fā)展進程的重大問題，如種質(zhì)資源的保護和人口社會發(fā)展問題等。但所有情景問題都是動態(tài)和開放的，沒有唯一的標準答案，需要學生通過查詢大量的文獻資料，進行認真分析和整理，才能形成自己的觀點或假設，并通過大量論證來支撐自己的觀點或假設。

具體做法為: 將全班同學分成67 個小組( 5 人/小組) ，每小組負責一個題目。當授課到相應章節(jié)，在講授完基本概念和理論知識以后，就由某一小組接受本章的探究式情景問題的任務，通過小組討論，一般在四周后選擇合適的時間，由本小組代表通過PPT 形式在全班進行交流，并由授課教師和各小組組長對其探究式教學成效進行考核，同時，各小組還要遞交以學術(shù)論文格式撰寫的總結(jié)報告。探究式教學討論部分占總成績的20%30%。為了促進小組之間的生生交流，防止產(chǎn)生能者多勞的現(xiàn)象，采用臨時抽簽的方式產(chǎn)生小組交流的代表，其他組員可以在后面的答疑階段進行必要的補充。

正是這一小小操作上的改進，大大增加了小組內(nèi)學生的交流和討論時間。只有每個組員都熟悉本小組的探究問題和PPT 內(nèi)容，才能在全班交流時取得好成績，因為上臺前誰也不知道誰會上臺主講，誰也不想因自己而拖全小組的后腿。

( 二) 實驗教學方面

實驗是培養(yǎng)學生獨立思考、分析和解決問題能力的一個重要教學環(huán)節(jié)，是進一步掌握和理解理論知識的鑰匙，也為學生后續(xù)實習及畢業(yè)后的工作提供專業(yè)基本操作技能的訓練。在傳統(tǒng)的實驗課教學中，大多偏重于對相關(guān)理論的驗證，且過于強調(diào)程序性，老師講得多，學生參與少。學生完全按照教師所講或教材所示的步驟，機械性地操作實驗，缺少對研究原理與方法、實驗過程和技巧的深入思考，甚至互相抄襲實驗報告，導致學生過分依賴教師及教材，缺乏學習的主動性與積極性，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。針

對這一現(xiàn)實問題，結(jié)合本課程實驗內(nèi)容理論基礎(chǔ)要求高、操作性強和實驗周期長等特點，我們對部分自主設計性實驗開展了探究式教學方法的改革。在上一次實驗課結(jié)束的時候我們就布置下次實驗的任務，讓學生自主設計實驗，使其全程參與前期實驗方案的制定、實驗材料的準備和試劑的配制等各個環(huán)節(jié)。以園藝植物花粉生活力測定實驗為例，目前測定植物花粉生活力的方法主要有: 形態(tài)檢驗法、發(fā)芽法、授粉法和染色法，其中染色法有I - KI 法、氯化三笨四氮唑法( TTC) 、聯(lián)苯胺- 萘酚法和亞歷山大染色法等。

對此我們提出下面兩個問題: 這些方法對所有植物的花粉都適用嗎? 哪些方法適合哪些植物? 同時，老師在課前僅對各種檢測方法進行介紹和指導，具體實驗材料和方法均由每組自行選擇。在隨后制定實驗方案時，學生選擇最多的是形態(tài)檢驗法和染色法，發(fā)芽法和授粉法由于需要的時間太長而很少有人問津。

實驗的結(jié)果也同樣讓人感到欣喜，結(jié)果表明，上述四種染色法對十字花科植物( 白菜、油菜、蘿卜和二月蘭等) 的花粉均得到比較滿意的結(jié)果，TTC 法和聯(lián)苯胺- 萘酚法對桃花和梨花的花粉有較好的染色效果，而結(jié)香和白玉蘭的花粉僅對亞歷山大染色法較為敏感。在比較了多種植物的花粉和染色法以后，通過一系列的置疑、判斷、比較、選擇以及相應的分析、綜合、概括等過程，由發(fā)散到收斂，學生得到了不同植物的花粉對上述不同方法的檢測效果各異的結(jié)論。學生普遍反映，這樣得到的知識比老師在課堂上強調(diào)10 遍的效果還要好很多。通過自主設計實驗、自主完成實驗和自主管理實驗，大大激發(fā)了學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，讓學生逐漸掌握思考和解決問題的方法，提高了學生創(chuàng)新實踐的能力。

隨后，我們對園藝植物開花習性調(diào)查和有性繁殖園藝植物的常規(guī)品種育種計劃制定等兩個設計性和綜合性的實驗也實行了類似的探究式教學改革，也同樣取得了較好的教學效果。

二、探究式教學模式提高了教學效果

學生的學習效果是檢驗教師教學效果的標尺。探究式教學模式是對傳統(tǒng)的授予式教學模式的一種改革與補充，它以學生的自主探究為基礎(chǔ)，使學生掌握自主學習的基本方法，形成運用所學知識解決實際問題的能力，并逐步廣泛的遷移到一切學習和生活領(lǐng)域之中，彌補知識轉(zhuǎn)化為能力的裂隙，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，這與前人的研究結(jié)果基本一致。經(jīng)過2012-2014 年三個學年度的教學改革實踐，園藝植物育種學課程教與學的方式得到了根本性的改變，教師的責任由教逐漸過渡到導，引導學生積極思考，拓寬了學生思維，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的個人尋找問題和解決問題的能力與團隊協(xié)作能力。學生的學也由主動代替了以往的被動，由以前的要我學變成我要學。真正體現(xiàn)了學生的主體地位老師和學生的平等關(guān)系，拉近了師生之間的距離。針對不同的情景問題，學生通過不同的途徑查詢文獻資料，通過小組討論和課堂討論，有效地提高了學生總結(jié)歸納和口頭表達能力，整個教學過程培養(yǎng)和鍛煉了學生獲取知識和運用知識的能力。在近3 年的教學改革實踐中，我們還設計了一套問卷調(diào)查來檢測探究式教學模式的教學效果，

現(xiàn)將結(jié)果小結(jié)與分析如下。

( 一) 學生對探究式教學改革整體表示滿意根據(jù)對近3 年的調(diào)查問卷進行統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，2012 年非常滿意的比例是76%，基本滿意的比例是19%; 2013 非常滿意的比例是81%，基本滿意的比例是15%; 2014 年非常滿意的比例是82%，基本滿意的是比例14%。說明同學們對基于問題的探究式教學改革整體表示滿意，而且，隨著實施經(jīng)驗的進一步豐富和對問題做相應的調(diào)整，非常滿意的比例呈逐年上升的趨勢。

( 二) 學生認可所凝練的十個情景問題統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，對課程所提出的討論主題的平均滿意度高達92% 以上，說明學生對所凝練的十個情景問題表示相當?shù)恼J可。出現(xiàn)這一結(jié)果的原因是上述情景問題都是據(jù)本課程的理論和實驗的教學內(nèi)容，結(jié)合最新的研究熱點和前沿，以及身邊耳熟能詳?shù)默F(xiàn)象和事件而設計，因此，獲得高度認可也在情理之中。另外，學生普遍認為討論主題的意義是影響探究式教學成效的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從重要性的排序為:討論主題的意義 文獻閱讀師生討論生生討論，說明我們在實施探究式教學方法的時候必須十分重視情景問題的凝練，同時，增加學生的文獻閱讀量，加強師生和生生之間的討論也是影響探究式教學的重要環(huán)節(jié)。鑒于此，我們擬建立一個情景問題庫，將根據(jù)學科發(fā)展的情況以及學生的實際情況實行動態(tài)篩選和匹配，挑選最適宜的討論主題供學生選擇。

( 三) 抽簽產(chǎn)生主講人的小改革極大地促進了學生小組內(nèi)的討論

根據(jù)參加小組討論的情況，以及對近3 年的問卷調(diào)查進行統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，小組領(lǐng)到討論題目以后，一般由23 個骨干分子領(lǐng)銜查閱文獻和整理研討報告，學生小組討論的方式主要是QQ 群、課間和臥談會等時間開展交流，但面對面的長時間深入討論的機會較少。2012 年問卷調(diào)查中選擇交流很多和交流一般的有65%，而選擇交流很少和不交流的比例高達35%; 2013 年選擇交流很多和交流一般的有88%，而選擇交流很少和不交流的比例驟降到12%; 2014 年選擇交流很多和交流一般的有91%，而選擇交流很少和不交流的比例僅9%。2013 和2014 年小組討論時間大幅增加的原因可能是由于小組主講代表由臨時抽簽產(chǎn)生而造成的，說明教學改革過程中適時適當?shù)刈鲂┘毿〉某绦蚋恼材茱@著提高課程的教學效果，有著四兩撥千斤之功效。

( 四) 學生對探究式教學所需時間有所顧慮對調(diào)查問卷進行統(tǒng)計分析的結(jié)果顯示，有23%的同學認為探究式教學占用了太多的時間，認為占用時間有點多的比例是39%，選擇一般的有33%，僅有5%的人選擇根本不。上述結(jié)果顯示，認為需要較多時間的同學約占2 /3，說明我們所設計的情景問題的難易度稍偏難。如何把握設計情景問題的難易程度是目前擺在我們面前的一個現(xiàn)實問題，所討論的主題既要涉及學科的前沿，又要難易適中，其標準就是讓學生跳一跳能夠得著就好。通過對本課程的學習，學生全面、系統(tǒng)掌握園藝植物育種學的基本理論和基本方法，并能應用于分析和解決生產(chǎn)中的有關(guān)問題。同時，學生在科學的態(tài)度、嚴謹?shù)难芯糠椒ǚ矫嬉驳玫搅擞柧殻〉昧肆己玫慕虒W效果。學生對教師的教學評價連續(xù)3 年都在4. 5 分( 5 分制) 以上。

三、問題與展望

改變傳統(tǒng)的教學觀念和教學方法對教師和學生而言都是一個嚴重的挑戰(zhàn)，因為教學雙方都要花時間和精力進行磨合以適應新的教學模式。眾所周知，近年來，隨著寬口徑、厚基礎(chǔ)、重素質(zhì)教改方向的確立，一些專業(yè)課程的課時縮減了很多，園藝植物育種學課程也由原來的84 課時縮減到現(xiàn)在的58 課時，要在有限的時間內(nèi)把更多的知識教授給學生，必須改變原有的教學方式和教學觀念。通過20122014 三個年度的教學改革實踐，園藝植物育種學課程教學效果有了明顯的提高，但也存在著一些問題和不足，需要在今后的課程教學過程中加以不斷地改正和完善。

( 一) 堅持有所為、有所不為的原則開展探究式教學改革

研究表明，不是所有的課程和教學內(nèi)容都適合探究式教學模式。在本課程的教學過程中，一些基礎(chǔ)育種理論和育種方法還是采用授予式的教學方式，讓學生先具備一定的專業(yè)理論知識和技能才能更好地開展探究式的學習和工作。雖然采用授予式教學，但在課上也要適當注意師生的互動，積極調(diào)動學生的學習興趣。

在理論學習方面，如緒論、育種途徑、引種馴化和選擇育種等內(nèi)容是植物育種學的基本概念和基礎(chǔ)知識，這些內(nèi)容適宜采用傳統(tǒng)的教學方式進行授課，重組育種和雜交優(yōu)勢育種中的后部分內(nèi)容可以開展探究式教學，而誘變育種、離體育種和分子育種則完全應用探究式教學模式開展教學。在實驗教學部分，基礎(chǔ)性實驗和驗證性實驗一般不適于探究式教學，而綜合性和自主設計性實驗是開展探究式教學模式的主要對象。在課時允許的前提下，今后我們將嘗試將更多的教學內(nèi)容引入探究式教學模式，從而提高其教學效果。

( 二) 鼓勵學生在課堂上積極提問

和國外學生一有問題就舉手提問的習慣相比，我們的學生在課堂上提問的意愿非常低，不愿意在課堂上主動展示自己的觀點，只有在教師點名的情況下才會回答問題。對調(diào)查數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析的結(jié)果顯示，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因有: 學生認為打斷教師不禮貌( 22%) 、怕耽誤大家的時間( 20%) 、怕別人笑話自己問題太簡單( 12%) 、以上都是( 46%) 。因此，在課程教學開始，我們首先要培養(yǎng)學生的提問意識，不斷向他們灌輸上課打斷老師講課是認真聽課的體現(xiàn)的思想，打消他們不敢提問的顧慮，實現(xiàn)課堂上更好的師生互動，從而不斷提高課堂的教學效果。

( 三) 需更加合理地安排小組間的交流與班級研討時間

第8篇：表觀遺傳學的研究意義范文

線粒體DNA非編碼區(qū)由兩個tRNA基因分離，D-loop區(qū)域就處在這個非編碼區(qū)中[2]。在線粒體DNA中，D-loop區(qū)是重鏈和輕鏈的復制起點，也稱之為“控制區(qū)ControlRegion”，其進化壓力較小，是線粒體DNA基因組序列和長度變異最大的區(qū)域，Horai等[3]發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的基因變化速度比細胞核DNA和其他細胞器的基因快5倍，同時也是進化最快的部分。因此，選擇D-loop區(qū)作為鑒定種群遺傳狀況的分子標記直接有效。利用D-loop的序列在群體遺傳學上進行分析的工作在20世紀70年代就已經(jīng)展開了，那時候僅僅用于分析區(qū)域內(nèi)種間的親緣關(guān)系。現(xiàn)今，D-loop區(qū)已經(jīng)廣泛被用作非常高效的工具來推斷不同區(qū)域內(nèi)種間或種內(nèi)的親緣關(guān)系和遺傳狀況。D-loop區(qū)中仍然細分為3個部分，中央保守區(qū)、終止序列區(qū)和保守序列區(qū)。其中終止序列區(qū)包含了線粒體DNA終止復制的相關(guān)序列，是變異最大的部分[4]，最具研究和分析價值。在進行數(shù)據(jù)結(jié)果分析時，由D-loop序列分析得到的單倍型多樣性指數(shù)和核苷酸多樣性是兩個評價群體遺傳資源或者群遺傳多樣性的重要指標。

1.1野生群體遺傳多樣性分析

1.1.1D-loop部分序列分析D-loop序列分析中，由于并不是整個D-loop序列都發(fā)生堿基的插入或者替換，可以采取對保守序列區(qū)或者終止序列區(qū)的部分區(qū)域進行擴增。由于這兩個部分的進化比中央保守區(qū)迅速得多，只對這一區(qū)段的序列進行分析也能代表物種的遺傳多樣性和進化過程。張仁意等[5]對青海4個不同湖水采集的155尾裸鯉（Gymnocyprisprzewalskii）個體的線粒體DNA的D-loop區(qū)中部分序列進行擴增，得到754bp的序列長度，分析發(fā)現(xiàn)155個樣本中有34個單倍型，但4個群體中可魯克湖群體的單倍型多樣性和核苷酸多樣性遠低于其他種群；進一步的遺傳分化系數(shù)的分析表明，該地區(qū)已經(jīng)產(chǎn)生一定的遺傳分化，但由于地理隔離的原因，系統(tǒng)發(fā)育樹結(jié)果還沒有發(fā)展出明顯的單枝，加之該區(qū)域群體的遺傳多樣性偏低，需要進行重點保護。

鄭真真等[6]對全球大青鯊（Prionaceglauca）進行了D-loop區(qū)中694bp擴增分析，采集了來自中東太平洋、中西太平洋、中東大西洋、西南大西洋和印度洋5個海域的165尾個體，分析發(fā)現(xiàn)145個單倍型，變異程度非常大。進一步分析后發(fā)現(xiàn)5個區(qū)域的大青鯊種群的單倍型和核苷酸都處于較高水平，種質(zhì)資源較好；但是遺傳分化指數(shù)顯示5個區(qū)域存在強烈的基因交流，種群遺傳分化水平較低。鄒芝英等[7]采集了8尾長鰭鯉（Cyprinuscarpiovar.longfin），擴增得到600bp的部分序列，找到了與終止區(qū)域相關(guān)的6個特征序列；對這些特定的區(qū)域分析得到6個單倍型，13個變異位點，顯示了較好的種質(zhì)資源狀況，核苷酸多樣性數(shù)值與其他魚類接近，遺傳狀況中等，由于該物種稀有且僅存在偏遠地區(qū)，保護珍惜水產(chǎn)動物資源已經(jīng)迫在眉睫。向燕等[8]為了了解3種鱘魚：達氏鱘（Acipenserdabryanus）、中華鱘（A.sinensi）和史氏鱘（A.schrencki）親魚的遺傳狀況和遺傳背景，對線粒體D-loop區(qū)部分序列進行分析，擴增得到400bp的序列，49尾親魚個體一共得到僅18個單倍型，并且對于單倍型系統(tǒng)發(fā)育樹分析后，發(fā)現(xiàn)集中在6個單倍型中，說明這些群體很有可能來自同一母親；不過各單倍型遺傳距離較遠，說明父本來自不同的個體；其結(jié)果提示，在生產(chǎn)中仍要采用不同單倍型進行人工繁育，以避免近親而導致種質(zhì)退化。

Kumazawa等[9]研究發(fā)現(xiàn)，D-loop的5＇端和3＇端有串聯(lián)重復序列，這段的變異速率較快。Abinash等[10]在北美不同區(qū)域采集淡水扁頭鯰（Pylodictisolivaris），對35bp的串聯(lián)重復區(qū)進行分析檢測，從美國35個水系采集了330尾樣本，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在東南墨西哥灣的70%樣本出現(xiàn)串聯(lián)重復的變異，而采自密西西比河95％的樣本和墨西哥灣西南沿岸的扁頭鯰沒有出現(xiàn)這個區(qū)域的變異；系統(tǒng)發(fā)育的計算結(jié)果表明，在70萬年和205萬年左右出現(xiàn)群體分流；從地理位置上看，密西西比河的支流進入墨西哥灣西南沿岸流域，而東南墨西哥灣為另一條流域；該結(jié)果表明種群的遺傳結(jié)構(gòu)受到地域特殊性的影響。D-loop區(qū)部分序列的結(jié)果分析能滿足一定程度的遺傳多樣性和遺傳狀況分析，可以得到可靠的結(jié)果數(shù)據(jù)幫助人們進行資源保護和簡單的育種工作。隨著科技進步和測序水平的改善，進行全序列的測序漸漸進入研究者的視野，全長序列將獲得更加完整和正確的結(jié)果。

1.1.2D-loop全序列分析D-loop的多態(tài)性一種是來源于堿基的突變、插入和替換形成的不同單倍型，不僅種間有差異，種內(nèi)個體間也存在差異，只是重復的差異小于種間的差異。而且在個體中D-loop一旦發(fā)生差異，線粒體DNA會穩(wěn)定地將這種差異遺傳下去，這種差異在個體間表現(xiàn)為線粒體DNA分子的長度變異，因此對D-loop全長進行分析研究更能體現(xiàn)整體的變異程度。肖明松等[11]在淮河淮濱段、鳳臺段、蚌埠段、洪澤湖段采集84尾野生烏鱧（Ophicephalusargus）進行種群資源的研究，分析發(fā)現(xiàn)33個單倍型，檢測了單倍型多樣性（h）、核苷酸多樣性（Pi）、遺傳分化指數(shù)（Fst）、遺傳距離以及中性檢驗、錯配分析和NJ樹，發(fā)現(xiàn)其h和Pi較高，表明種群平均多態(tài)性相對較好；但在遺傳距離的分析中發(fā)現(xiàn)所有群體的差異都較小，這可能是由于在淮河流域中不同支流的種流程度較高造成的，所以變異發(fā)生在種內(nèi)，而種群之間的分化較少。董志國等[12]對大連、東營、連云港、舟山、湛江和漳州6個地區(qū)的野生三疣梭子蟹（Portunustritubercatus）進行D-loop全基因組區(qū)的遺傳多樣性及群體遺傳結(jié)構(gòu)的分析，選擇單倍型多樣性和核苷酸多樣性作為重要指標，并加入了群體遺傳分化指數(shù)的分析，進行Tajima’sD中性檢驗和單倍型間的分子變異分析，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)梭子蟹的遺傳多樣性很高，產(chǎn)生一定的遺傳分化；不過在系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析中，地理距離對遺傳距離沒有顯著的關(guān)系，原因仍需要進一步研究。趙良杰等[13]在千島湖汾口、富文、臨岐3個大眼華鳊（Sinibramamacrops）主要繁殖區(qū)域采集了115尾個體，對樣品進行了形態(tài)學和D-loop序列測定后，分析形態(tài)主成分和各個基因遺傳學分析指標，發(fā)現(xiàn)千島湖各地的大眼華鳊之間有豐富的基因交流，并沒有形成容易滅絕的小種群，表明各個地理群體仍然有豐富的遺傳多樣性，面對一定的災害時有一定的彈性，不過這樣的良好狀況仍然需要政府和漁民對該區(qū)域的種質(zhì)資源進行保護。高志遠等[14]對海南松濤水庫南豐鎮(zhèn)、番加鄉(xiāng)、白沙群體的長臀鮠（Cranoglanisbouderius）的D-loop序列全場進行分析，44尾個體中發(fā)現(xiàn)11個單倍型，但在分析中發(fā)現(xiàn)單倍型較高，而核苷酸多樣性較低，認為是由于海南島偏僻的地理位置難與大陸長臀鮠進行基因交流，推斷在歷史中可能出現(xiàn)過嚴重的瓶頸效應；中性檢測也表明沒有任何整體或局部的種群擴張，數(shù)據(jù)皆表明該地域長臀鮠正處在較危險的境地，需要進行種群的保護措施。

1.2養(yǎng)殖群體遺傳多樣性分析目前，國內(nèi)對水產(chǎn)動物養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)的生長不良與病害頻繁大多歸結(jié)于飼料與環(huán)境的問題。誠然，營養(yǎng)和免疫是養(yǎng)殖的關(guān)鍵，但是由于人工育種和繁育雜交造成的種質(zhì)資源下降也是重要因素之一。養(yǎng)殖戶往往在育種過程中，沒有考慮到育種群體的遺傳狀況，導致近親雜交，子代產(chǎn)生各種問題。徐鋼春等[15]對灌江納苗養(yǎng)殖刀鱭（Coilianasus）的子三代品種與在淡水生活環(huán)境下湖鱭（C.nasustaihuensis）兩個群體的遺傳多樣性進行了比較和分析，進行單倍型和核苷酸分析后，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖刀鱭的遺傳多樣性要優(yōu)于湖鱭，這可能是由于刀鱭僅是子三代，還未經(jīng)歷大量的人工繁殖和育種，保留了較好的遺傳狀況；而湖鱭由于其陸封型的特點，導致其種質(zhì)資源漸漸下降，需要進行放流等活動保證種質(zhì)資源。姚茜等[16]對來自浙江湖州某公司的養(yǎng)殖群體、緬甸引進的群體和兩者雜交的“南太湖1號”群體的羅氏沼蝦（Macrobrachiumrosenbergii）的D-loop區(qū)進行分析，共16尾群體分析得到14個單倍型，結(jié)果表明緬甸引進的群體核苷酸多樣性最高，浙江湖州人工養(yǎng)殖群體的多樣性最低，說明人工育種對遺傳多樣性有較大的影響。通過遺傳距離和遺傳分化指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，雜交群體更加偏向本地種群。在今后的育種工作中，可在雜交代中選取優(yōu)秀性狀的沼蝦，與緬甸種群雜交，以獲得更優(yōu)秀的品種，為今后的人工繁育打下基礎(chǔ)。李勝杰等[17]將珠江水產(chǎn)研究所養(yǎng)殖品種大口黑鱸（Micropterussalmoides）與北方和佛羅里達兩個野生群體進行D-loop區(qū)的遺傳分析，在23尾采集的樣品中，5尾個體含有兩種單倍型，北方11尾個體發(fā)現(xiàn)9種單倍型，而佛羅里達僅有1種單倍型。在遺傳距離分析上發(fā)現(xiàn)，珠江水產(chǎn)研究所的養(yǎng)殖群體與北方群體更加接近。對于單倍型多樣性和核苷酸多樣性分析，結(jié)果表明養(yǎng)殖群體與國外種群相比，其遺傳多樣性處于較低水平，需要開展種質(zhì)的保護工作，應引入國外品種進行雜交，改善國內(nèi)養(yǎng)殖群體的遺傳結(jié)構(gòu)，提高遺傳多樣性，豐富大口黑鱸的種質(zhì)資源。

1.3親緣與起源分析D-loop區(qū)串聯(lián)重復的現(xiàn)象雖然豐富，但是不同動物的重復位置不一致，重復的序列和重復的單元也不一致，所以相近物種之間對比分析有助于明確不同物種的關(guān)系。郝君等[18]對烏克蘭鱗鯉（Cyprinuscarpio）、鯽（Carassisauratus）、鰱（Hypophthalmichthysmolitrix）、鳙（Aristichthysnobilis）、草魚（Ctenopharyngodonidellus）和烏蘇里擬鲿（Pseudobagrusussuriensis）6種不同魚的線粒體D-loop區(qū)進行測序，分析了種內(nèi)、種間遺傳結(jié)構(gòu)差異，發(fā)現(xiàn)作為分子標記對系統(tǒng)分化效果的差異，6種不同魚的堿基含量、堿基差異、遺傳距離和系統(tǒng)發(fā)育都有顯著的差異，構(gòu)建的D-loop序列的NJ系統(tǒng)樹展示了6種魚的分類地位，肯定了D-loop區(qū)比鄰近區(qū)段的tRNA和12sRNA在魚類識別、分類、種類鑒定和遺傳多樣性分析上更加可靠。侯新遠等[19]對5種蝦虎魚類進行了系統(tǒng)進化關(guān)系的研究，分析了河川沙塘鱧（Odontobutispotamophila）、鴨綠沙塘鱧（O.yaluensis）、中華沙塘鱧（O.sinensis）、葛氏鱸塘鱧（Perccottusglenii）及尖頭塘鱧（Eleotrisoxycephala）這6種蝦虎魚類同源長度約為830bp的D-loop序列，通過系統(tǒng)發(fā)育樹和遺傳距離分析，得到6種魚類的親緣關(guān)系即河川沙塘鱧、鴨綠沙塘鱧、中華沙塘鱧、平頭沙塘鱧聚為一支，尖頭塘鱧、葛氏鱸塘鱧和褐塘鱧等聚為另一支，為魚類資源的分類和利用提供了基礎(chǔ)。馬波等[20]在額爾齊斯河采集了兩種類型的銀鯽（C.auratusgibelio），對幾種鯽魚的可量性狀和D-loop區(qū)進行分析，得到了優(yōu)勢種群的生長性狀，確定了它們的遺傳學特征和分類學地位，同時通過D-loop區(qū)的單倍型共享率研究了兩種鯽的起源和遺傳特征，這些結(jié)果對我國將來進行銀鯽育種有很大幫助。Klaus等[21]利用D-loop序列對歐洲鯉魚（C.carpio）137的起源進行研究。在此之前對于歐洲鯉魚也有過很多關(guān)于起源的研究：Zhou等[22]發(fā)現(xiàn)一些歐洲養(yǎng)殖的鯉魚起源可能在德國和歐洲，而俄羅斯主要養(yǎng)殖的鯉魚起源在亞洲。Zhou等[23]在德國鏡鯉和伏爾加河的野生鯽魚利用D-loop區(qū)全序列獲得獨特的3種單倍型；而Mabuchi等[24]在日本鯉魚中發(fā)現(xiàn)有兩個D-loop區(qū)單倍型與Zhou等報道的歐洲發(fā)現(xiàn)的單倍型非常相似。Klaus等[21]的研究結(jié)果指出歐洲和中亞所有的鯉魚品種有一個共同的祖先，而且有可能是在后冰河時期傳播到中亞或者歐洲。對于這種現(xiàn)象，可能是由于在育種過程中，沒有進行規(guī)范的養(yǎng)殖記錄，導致各種群出現(xiàn)雜交現(xiàn)象。而且，養(yǎng)殖戶挑選具有優(yōu)勢性狀的品種進行，容易導致其他稀有單倍型的消失，從而使得種質(zhì)資源慢慢下降。

1.4個體內(nèi)異質(zhì)性分析同一個體內(nèi)存在多種重復序列數(shù)目不同從而表現(xiàn)為異質(zhì)。高祥剛等[25]采用克隆技術(shù)，在我國海域隨機采集了3頭斑海豹（Phocalargha），每尾個體任選14個克隆菌，對它們的線粒體DNAD-loop區(qū)的終止序列區(qū)進行擴增測序，發(fā)現(xiàn)其個體內(nèi)存在多種不同的串聯(lián)重復單位，即存在異質(zhì)現(xiàn)象，說明我國的斑海豹種質(zhì)資源保護較好，進化狀態(tài)比較積極。張四明等[26]在野生的中華鱘種群種間和個體體內(nèi)檢測線粒體DNA的長度變異情況，發(fā)現(xiàn)中華鱘有較多個體的異質(zhì)性，表現(xiàn)出良好的遺傳多樣性。由此可見，個體的異質(zhì)存在是導致線粒體DNA中控制區(qū)D-loop長度變化的主要原因，而個體的線粒體DNA長度異質(zhì)性是直接推動動物物種遺傳多樣性的重要途徑。綜上所述，可以發(fā)現(xiàn)線粒體D-loop區(qū)的序列分析已經(jīng)在水產(chǎn)行業(yè)取得大量進展，D-loop區(qū)基因的插入、突變和替換都是影響多樣性的關(guān)鍵，而個體內(nèi)的異質(zhì)和串聯(lián)重復的高頻率變化不僅存在于水產(chǎn)動物個體中，也存在于種群內(nèi)，甚至在不同物種之間都對野生水產(chǎn)動物的起源、親緣關(guān)系、遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)和動物進化程度起著重要的作用。在養(yǎng)殖群體中，D-loop區(qū)的分析正在漸漸起到重要的作用，若結(jié)合微衛(wèi)星、RFLP等其他分子標記技術(shù)，將來對人工育種和對親魚、親蝦的選育工作有重大意義。

2細胞色素b序列（cytb）

線粒體DNA中編碼蛋白質(zhì)的基因有還原型輔酶I的亞基、ATP合成酶的亞基、細胞色素c氧化酶的3個亞基和細胞色素b[27]。Zardoya等[28]研究認為，cytb的進化速度適中，適合進行種內(nèi)和種間的遺傳分析?，F(xiàn)今利用cytb序列多數(shù)用于種內(nèi)和種間的遺傳分化分析、遺傳圖譜建立和遺傳多樣性調(diào)查，并輔以其他標記技術(shù)進行組合分析。王曉梅等[29]獲取中華絨螯蟹(Eriocheirsinensis)cytb序列的PCR產(chǎn)物后，利用DGGE技術(shù)分析了溫州、儀征、江都、南京、盤錦和合浦地區(qū)的中華絨螯蟹的遺傳多樣性，并與合浦絨螯蟹(E.japonicahepuensis)對比，發(fā)現(xiàn)中華絨螯蟹與合浦絨螯蟹遺傳距離較大，在親緣關(guān)系上具有顯著的差異，但是仍有部分遺傳標記相同，說明存在一定的基因交流。

黃小彧等[30]利用cytb序列檢測了長江支流貴定與干流合江和宜都的中華倒刺鲃(Spinibarbussinensis)群體的遺傳多樣性，分析群體的遺傳距離，結(jié)合地理因素分析了該物種的種質(zhì)資源現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)合江的遺傳多樣性最好，而支流群體與干流群體的遺傳分化較大，地理隔離使同一物種的基因交流程度降低。夏月恒等[31]利用cytb序列對中國近海3個地區(qū)的鮸魚（Miichthysmiiuy）的遺傳多樣性進行分析，通過對地理環(huán)境和歷史因素的解釋，認為中國鮸魚基因型的單倍型多樣性高和核苷酸多樣性低可能是因為種群在某個時期突然擴張，使單倍型突變大量產(chǎn)生，但這段時間對于提高核苷酸多樣性時間不足，所以產(chǎn)生了如此差別；且Fst結(jié)果極低，說明該地區(qū)遺傳分化程度很低，加上不同地理的單倍型網(wǎng)絡圖交錯呈現(xiàn)，有可能是因為種群由于擴張之后還未達到平衡，需要對該地區(qū)進行保護。鐘立強等[32]調(diào)查了長江中下游5個湖泊的黃顙魚，利用cytb序列分析了不同地區(qū)遺傳多樣性和遺傳分化的程度，60尾個體檢測出37個單倍型，F(xiàn)st分析顯示這5個種群的變異大部分都來自群體內(nèi)，說明各個種群間有一定的基因交流，系統(tǒng)樹顯示它們沒有分化成譜系。司從利等[33]從長江貴定和樂山兩個群體的泉水魚cytb序列分析其遺傳狀況、結(jié)構(gòu)和多樣性程度，發(fā)現(xiàn)這兩個群體由于三峽大壩的地理因素，已明顯受到嚴重的影響，出現(xiàn)高度的遺傳分化，建議對該物種進行分區(qū)保護，提高遺傳多樣性，豐富種質(zhì)資源。

司從利等[34]在廣東、廣西等地基于cytb序列分析了華南居氏銀魚（Salanxcuvieri）的遺傳現(xiàn)狀，從鄰接樹上可發(fā)現(xiàn)有一定的分支，認為地理因素正在逐漸影響遺傳結(jié)構(gòu)，推測瓊州海峽的地理位置可能影響廣東、廣西種群間的遺傳交流；中性檢測結(jié)果表明在更新世晚期發(fā)生擴增，地球當時的氣候影響了該種群的遺傳多樣性；根據(jù)現(xiàn)狀，建議分地區(qū)對該種群進行人為保護，避免出現(xiàn)種質(zhì)退化。李偉文等[35]兩年中在7個遠洋捕撈點采集了黃鰭金槍魚（Thunnusalbacares），擴增了cytb部分序列得到663bp，108尾個體僅有24個單倍型，且單倍型多樣性和核苷酸多樣性都處于較低水平，群體的遺傳多樣性較差；Fst分析得到變異大多發(fā)生在群體內(nèi)部，表明其遺傳分化程度較低，并且基因交流非常強烈，種質(zhì)資源正在衰退，這與人類破壞環(huán)境和大面積捕殺有密切關(guān)系。謝楠等[36]利用cytb對魴屬（Megalobrama）4種魚類及長春鳊（Parabramispekinensis）進行了系統(tǒng)分類。但在結(jié)果分析過程中僅靠cytb的信息難以準確將不同品種進行區(qū)分，仍需要配合其他標記進一步研究。

3其他標記與組合分析

16SrRNA序列、12SrRNA序列和COI序列在線粒體基因組中變異速度較慢，保守性較高，因此很難由其單獨作為驗證工具來進行遺傳分析，往往需要結(jié)合其他的基因片段，才能同時作為鑒定種內(nèi)親緣關(guān)系和物種遺傳多樣性程度的工具。劉萍等[37]選取了山東青島中華虎頭蟹（Orithyiasinica）野生群體的16SrRNA和COI基因片段研究其遺傳多樣性，但是發(fā)現(xiàn)16SrRNA變異程度較小，效果不佳；在遺傳距離和系統(tǒng)進化研究中，兩種技術(shù)檢測了不同蟹之間的親緣關(guān)系以及它們的進化分化時間，利用NJ系統(tǒng)進化樹發(fā)現(xiàn)中華虎頭蟹與梭子蟹類的親緣關(guān)系最近，并采用“分子鐘”對4個蟹類的分化時間進行計算。吳玲等[38]對沿海6個群體的白氏文昌魚（Branchiostomabelcheri）和日本文昌魚（B.japonicum）分別進行COI和16SrRNA序列的研究，發(fā)現(xiàn)兩種魚種內(nèi)遺傳多樣性較高，但還沒有明顯的遺傳分化；其中茂名群體和威海群體具有最高的核苷酸多樣性，很有可能為這兩類魚的祖先。

翁朝紅等[39]對近江蟶（Sinonovacularivularis）、縊蟶（S.constricta）、小刀蟶（Cultellusattenuatus）、尖刀蟶（C.scalprum）和大竹蟶（Solengrandis）的COI和16SrRNA部分序列進行測序和分析，在進行遺傳距離和系統(tǒng)演化分析后，結(jié)果表明近江蟶已進化至獨立為一個種，并且通過聚類分析推斷近江蟶應歸屬于竹蟶超科，解決了這幾種蟶分類歸屬。郁建鋒等[40]結(jié)合12SrRNA和16SrRNA的序列為太湖流域河川沙塘鱧的分類提供了重要的幫助，發(fā)現(xiàn)了大量的變異位點和簡約位點，而且在兩種標記的驗證下，比較得出太湖流域河川沙塘鱧與福建流域河川沙塘鱧已經(jīng)存在一定的遺傳差異。同時，系統(tǒng)發(fā)育樹分析表明，太湖流域河川沙塘鱧與其他鱧已存在遺傳分化差異。王慶容等[41]對長江中上游舞陽河、烏江、雅礱江、岷江和金沙江5個野生鲇(Silurusasotus)群體的親緣關(guān)系和遺傳差異進行了分析，對比了核苷酸和單倍型多樣性，發(fā)現(xiàn)舞陽群體與其他群體的親緣關(guān)系較遠。楊慧榮等[42]同時利用D-loop和cytb的序列對長江水系的赤眼鱒（Squoliobarbuscurriculus）進行了遺傳多樣性的分析，通過遺傳變異率、單倍型多樣性等指標發(fā)現(xiàn)長江赤眼鱒遺傳多樣性較高，種質(zhì)狀況較好；同時，根據(jù)Fst和分子變異等級差異分析發(fā)現(xiàn)，不同水系的群體存在明顯的遺傳分化；系統(tǒng)發(fā)育樹證明了珠江水系赤眼鱒與長江水系赤眼鱒正在逐漸分化為兩類群體，并提出cytb序列在變異顯著的群體間更能發(fā)揮作用。

孫希福等[43]利用cytb序列和D-loop序列分析了江豚（Neophocaenaphocaenoides）在鼠豚類及一角鯨類的分類地位，系統(tǒng)發(fā)育樹表明，江豚的遺傳距離與一角鯨科較為接近，并確定棘鰭鼠海豚、太平洋鼠海豚及黑眶鼠海豚3種群有較近的親緣關(guān)系，否定了之前僅憑借形態(tài)學的分類方式。畢瀟瀟等[44]在某一水產(chǎn)品公司采集了來自美國與荷蘭的狹鱈（Theragrachalcogramma）、太平洋鱈（Gadusmacrocephalus）、藍鱈（Micromesistiuspoutassou）和遠東寬突鱈（Eleginusgracilis）4種不同屬的鱈魚，利用16SrRNA、cytb和COI序列比較了它們的序列結(jié)構(gòu)，根據(jù)核苷酸分歧速率以及NJ系統(tǒng)發(fā)育樹，將太平洋鱈、狹鱈和寬突鱈歸為一支，也顯示了它們較接近的遺傳距離，給分類學提供了非常重要的理論基礎(chǔ)。

4展望

線粒體分子標記技術(shù)主要用于物種的遺傳多樣性分析、親緣、親權(quán)分析和物種進化程度分析。該基因組功能重要且能穩(wěn)定遺傳，是物種個體基因組中變化速度較快且保留較好的部分。對D-loop區(qū)的序列進行測序、比對、計算和分析后能得到物種的種屬分類、遺傳結(jié)構(gòu)、歷史發(fā)育情況和遺傳多樣性狀態(tài)。而且，D-loop區(qū)穩(wěn)定的母系遺傳，使得分析起源有較好可靠性，聚類分析結(jié)果準確。同時，細胞色素b和16SrRNA等序列雖然進化速度較慢，但其穩(wěn)定性的特征可以得到較好保留，獲得的插入、替換和缺失等突變可以持續(xù)遺傳，以作為數(shù)據(jù)分析的可靠依據(jù)。在進行不同情況的分析時，可以結(jié)合一到兩種分子標記技術(shù)，作為重要的輔助參考標記。

綜上，在水產(chǎn)行業(yè)的遺傳分析中，野生群體的遺傳多樣性是將來進行育種和引進的關(guān)鍵，通過線粒體分子標記技術(shù)對野生經(jīng)濟水產(chǎn)動物的遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性分析是高效、準確和可靠的。其中單倍型多樣性和核苷酸多樣性表現(xiàn)了分子結(jié)構(gòu)的變異程度，體現(xiàn)了野生群體種質(zhì)資源的現(xiàn)狀；遺傳分化特征能表現(xiàn)群體的基因交流狀況，表明了群體間自由的自由度；分子變異等級分析可以讓我們了解不同地域群體突變的來源，表現(xiàn)了群體遺傳結(jié)構(gòu)的差異；中性檢測等分析從分子層面揭示了魚類的系統(tǒng)發(fā)育狀況。

第9篇：表觀遺傳學的研究意義范文

[關(guān)鍵詞] 干擾素調(diào)節(jié)因子8；骨髓增生異常綜合征伴原始細胞增多；外周血RNA；逆轉(zhuǎn)錄PCR；實時熒光定量PCR

[中圖分類號] R551.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）09-0043-05

Study on expression of interferon regulatory factor 8 in myelodysplastic syndromes with excess blasts subtype

XU Xudong1 XIAO Xiangyang1 CHEN Long1 WANG Jianchao2

1.Zhejiang Chinese Medicine University Second Clinical Medical College， Hangzhou 310053， China； 2.The Second Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University， Hangzhou 310005， China

[Abstract] Objective To investigate whether the expression of interferon regulatory factor 8（IRF-8） is abnormal in myelodysplastic syndromes with excess blasts （MDS-EB） subtype and to analyze its correlation with MDS-EB. Methods A total of 30 experimental specimens from three groups were collected. 20 cases were MDS-EB case specimens and divided into MDS-EB1 group and MDS-EB2 group. 10 cases of healthy physical examination were as healthy control group. All the samples were collected from the peripheral venous blood of the subjects. The total RNA was extracted from the peripheral blood immediately after the collection. The expression level of IRF-8 mRNA was detected by real-time fluorescence quantitative PCR after reverse transcription PCR. The average expression of each group was expressed as RQ（x±s）. Results The mean RQ values of real-time fluorescent quantitative PCR in the three groups were MDS-EB1（0.59±0.08）， MDS-EB2（0.26±0.10）， healthy control（1.20±0.26）， and there was significant difference among the three groups（P

[Key words] Interferon regulatory factor 8； Myelodysplastic syndromes with excess Blasts； Peripheral blood RNA； Reverse transcription PCR； Real-time quantitative PCR

骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndromes，MDS）是一組源于髓系造血干細胞的克隆性疾病。根據(jù)WHO 2016年出版的診斷指南，MDS目前主要有8種亞型[1]，其中病情程度較為嚴重的亞型是骨髓增生異常綜合征伴原始細胞增多（MDS-EB）。MDS-EB占所有MDS亞型中發(fā)病的34.2%[2]。MDS-EB的骨髓原始細胞數(shù)目可達到5%～19%，根據(jù)MDS國際預后積分系統(tǒng)（IPSS）的評價，MDS-EB一般可劃分為中?；蚋呶?，平均轉(zhuǎn)白率接近40%[3]，其發(fā)病及轉(zhuǎn)白過程中，可存在多種基因位點的突變和相關(guān)細胞因子的表達沉默，但其機制尚不明確。

干擾素調(diào)節(jié)因子（interferon regulatory factor，IRF）是一種具有抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)機體免疫功能等多種功能的細胞因子[4]，IRF-8是其重要的家族成員之一，在腫瘤發(fā)病以及抗腫瘤相關(guān)免疫中具有重要作用[5，6]。在血液腫瘤方面，IRF-8表達缺失是慢性髓細胞性白血?。╟hronic myelogenous leukemia，CML）發(fā)病的重要分子事件，大多數(shù)CML患者的IRF-8 mRNA表達嚴重缺乏[7]。而同樣作為血液腫瘤疾病的MDS-EB，目前還未有與IRF-8表達相關(guān)的研究報道。

1資料與方法

1.1一般資料

選擇2014年12月～2016年12月收集浙江中醫(yī)藥大學附屬第二醫(yī)院血液科住院的MDS-EB患者20例作為研究對象，并根據(jù)臨床資料分為MDS-EB1組和MDS-EB2組。MDS-EB1組樣本來自臨床確診的MDS-EB1患者，骨髓報告提示原始細胞數(shù)>5%且10%且

1.2方法

采用實時熒光定量PCR法測定外周血單個核細胞IRF-8 mRNA的表達水平。

1.2.1總RNA抽提 使用肝素抗凝管采集新鮮外周血，自然沉淀后收集上清液，1000 rpm離心15 min，分裝上清，-80℃凍存。沉淀后的細胞部分以PBS洗滌，F(xiàn)icoll分離外周血單個核細胞后，迅速進行總RNA抽提。

1.2.2 OD260/OD280 抽提總RNA后，取2 μL總RNA樣品，測定260 nm、280 nm的吸光值，計算OD260/OD280，測定其純度和濃度。

1.2.3 IRF-8的相對表達量 使用SYBR熒光染料試劑盒對樣本進行定量分析，每個樣本重復3次。引物由上海生工生物技術(shù)公司合成。IRF-8引物序列：上游引物5’-TTGTTGCCAGGAAGATTAG-3’，下游引物5’-CAAAGGAGAAAGGAGGACA-3’。計算機自動Ct分析法獲得各個反應孔的Ct值，計算不同樣本的平均Ct值，應用Ct法計算表達量。IRF-8用內(nèi)參基因GAPDH進行校正，應用Step One Plus 2.2.3軟件進行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)公式2-Ct（RQ）計算IRF-8的相對表達量。

1.3統(tǒng)計學方法

采用SPSS17.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以均數(shù)±標準差（x±s）表示，組間比較采用方差分析，再采用LSD-t檢驗行兩兩比較，P

2結(jié)果

2.1 總RNA提取濃度檢測

對30個標本進行總RNA提取后進行濃度測定，各組平均濃度分別為MDS-EB1組（642±199）ng/μL，MDS-EB2組（495±110）ng/μL，健康φ兆椋514±88）ng/μL，具體數(shù)值見表3。各標本濃度符合進一步實驗要求。

2.2實時熒光定量PCR結(jié)果

通過對三組樣品進行實時熒光定量PCR檢測，用內(nèi)參基因GAPDH對結(jié)果進行校正。檢測結(jié)果平均RQ值：MDS-EB1組（0.59±0.08），MDS-EB2組（0.26±0.10），健康對照組（1.20±0.26），具體數(shù)值及表達水平見表4和圖1。

采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件對三組數(shù)據(jù)進行成對樣本檢驗，三組實驗樣本間表達量存在顯著差異（P

3討論

迄今為止，對于MDS發(fā)病及其演變機制尚無明確定論，但一般認為骨髓免疫異常、基因水平改變、遺傳學異常和細胞凋亡過度等是導致MDS骨髓造血干細胞克隆性病變的四大重要因素。近年來隨著分子生物學技術(shù)的發(fā)展，對于MDS的分子診斷研究已經(jīng)逐漸成為熱點，在WHO最新出版的2016年MDS診斷指南中，提及了9種在MDS中80%～90%常見基因異常，包括SF3B1、TET2、SRSF2、ASXL1、DNMT3A、RUNX1、U2AF1、TP53和EZH2[1]。其中，SF3B1作為骨髓增生異常綜合征伴環(huán)形鐵粒幼紅細胞增多（myelodysplastic syndrome with ring sideroblast，MDS-RS）非常重要的一個分子突變位點，對于疾病的診治具有重要意義[8]。但另一方面，與其他血液腫瘤不同，目前臨床上反應MDS療效的生物標記物還非常有限[9]，尤其在MDS-EB這一亞型方面。

IRF-8是IFN-γ調(diào)控因子家族的成員，對于髓系細胞生成非常重要[10]，其作為IFN-γ/STAT1信號通路的關(guān)鍵分子，參與JAK/STAT的調(diào)控過程[11]，并介導Fas、Bax、FLIP、JAK1和STAT1的表達實現(xiàn)實體瘤細胞凋亡[12，13]。Watanabe T等[14]也在IRF-/-的小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)，IRF-8在調(diào)節(jié)髓細胞生成、發(fā)展分化及生長過程中起著重要的決定性作用。另外也證實了IRF-8在急性髓系白血?。╝cute myelogenous leukemia，AML）、CML中的腫瘤抑制功能，恢復IRF-8的表達可拮抗Bcr/Abl的致瘤性作用[15]。

本研究將IRF-8運用到MDS-EB中，通過檢測其mRNA的表達水平分析IRF-8的表達是否異常。實驗結(jié)果顯示相較于健康對照組，MDS-EB組的表達水平顯著降低，表明IRF-8在MDS-EB發(fā)病過程中表達受到明顯抑制，提示IRF-8可能是一種MDS-EB的抑制基因，對MDS-EB發(fā)病具有抑制作用。另外MDS-EB組間對比顯示MDS-EB2中IRF-8的表達水平比MDS-EB1更低，這可能與IRF-8調(diào)節(jié)骨髓細胞生成、促進髓細胞分化成熟的作用有關(guān)[16]。因此IRF-8的表達抑制可能會造成骨髓細胞的成熟障礙，從而導致原始細胞數(shù)量增加，而原始細胞數(shù)量的增加與MDS-EB的發(fā)病和轉(zhuǎn)白都具有密切關(guān)聯(lián)，提示IRF-8的表達水平對于MDS-EB的疾病進展具有重要提示作用。

本研究中發(fā)現(xiàn)IRF-8在MDS-EB中表達存在抑制，而這種抑制可能涉及多種分子機制，并且與腫瘤的發(fā)病發(fā)展相關(guān)。在一些實體瘤中，異常甲基化是腫瘤發(fā)病的重要原因之一，實驗研究表明，鼻咽癌和消化道腫瘤中，IRF-8啟動子的異常甲基化會導致IRF-8表達抑制[17]，在腎細胞癌（RCC）中IRF-8作為功能性腫瘤抑制因子也經(jīng)常發(fā)生甲基化[18]，而婁曄等[19]發(fā)現(xiàn)MDS-EB存在高甲基化狀態(tài)，這可能與IRF-8的表達抑制相關(guān)。當然除甲基化外，組蛋白修飾等表觀遺傳機制也參與IRF-8的抑制表達。Banik等[20]研究發(fā)現(xiàn)IRF-8對組蛋白脫乙酰酶抑制劑的抗腫瘤活性具有重要作用，并且確認了IRF-8-MMP3新的腫瘤發(fā)病機制。Wonyong Lee等[21]研究表明甲基化試劑聯(lián)合組蛋白脫乙酰酶抑制劑才能恢復IRF-8 mRNA水平的表達，這說明多種IRF-8的抑制機制可能存在多種控制中心。而在對IRF8-/-的小鼠模型恢復IRF-8表達能力后，證實IRF-8對AML和CML具有腫瘤抑制功能。因此，IRF-8對于MDS-EB也可能具有重要的抑制作用。

目前，一些腫瘤藥物的開發(fā)研究主要用于抑制腫瘤細胞的增殖，從而達到緩解疾病的效果。如華蟾素就具有體內(nèi)外抑制人胰腺癌細胞增殖作用[22]，而基于多信號通路報告基因?qū)τ谶@類藥物抑制腫瘤進展的分子機制研究具有重要作用。IRF-8作為多種細胞信號通路當中的關(guān)鍵分子，其表達和抑制對于腫瘤進展及藥物療效都具有重要的提示意義。因此進一步研究IRF-8的分子機制不僅能對MDS-EB的靶向治療奠定實驗基礎(chǔ)，還能對于華蟾素等腫瘤抑制藥物在抑制腫瘤過程中的分子作用機制提供研究價值。

另一方面，在MDS-EB的發(fā)病機制上，除遺傳學異常以外，骨髓免疫異常也被認為是MDS-EB發(fā)病的一個重要原因。而骨髓免疫異常也是免疫相關(guān)性全血細胞減少癥（immuno-related pancytopenia，IRP）的主要發(fā)病原因。這兩種疾病都具有骨髓造血異常、貧血等相似的臨床癥狀，因此在臨床鑒別上具有一定難度。IRP的發(fā)病機制一般認為與T淋巴細胞的調(diào)控異常有關(guān)，并伴有TH1、TH2、TH17陽性細胞比例異常[23，24]。而IRF-8在T淋巴細胞與B淋巴細胞的誘導分化上具有重要作用[25-28]，并且具有抑制Th17細胞分化的作用。所以，IRF-8不僅在MDS-EB中存在異常表達，也可能在IRP中也有異常表達，因此進一步研究IRF-8的作用與功能，對于這兩種疾病發(fā)病機制的研究和鑒別均具有重要價值。

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