DNA 甲基化是一种重要的表观修饰，在肿瘤的起始及进展过程中具有重要的作用。普遍存在的 DNA 甲基化修饰，为肿瘤的检测及预后判断提供了大量可供选择的分子标记。在全世界范围内，肝癌的发生非常普遍。但在肝癌中，表观遗传的分子标记研究非常稀少。本研究中，科学家收集了 646 例肝癌患者以及 134 例正常组织 450K 数据。通过整体分析启动子区甲基化以及基因表达，筛选得到 222 个表观驱动基因的 462 个启动子位点的甲基化与表达负相关。其中 SFN，SPP1 和 TK1 的甲基化与肝癌病人的存活高度相关。该研究中 Illumina Infinium HumanMethylation 450 k 芯片服务由伯豪生物提供。
研究思路
研究结果
1. 全局分析肝癌 DNA 甲基化修饰的改变
实体瘤中，GDH 和 CIMP 是两种典型的表观遗传性改变。本文中提出了 Z -score 的概念来衡量肝癌肿瘤及癌旁组织中 GDH 和 CIMP 的改变。1. 癌旁组织中所有探针的中位值作为低甲基化的参数。2. 癌旁组织中 CpG 探针的三分位点甲基化水平作为计算 CIMP 的参数。结果显示，90.1% 的肝癌病人组织中具有 GDH 或 CIMP 中的一种。32.4% 同时具有 GDH 和 CIMP。只有 2.2% 癌旁组织不具有典型的癌旁特征。9.1% 的肝癌组织的表观改变类似癌旁组织。同时用 GDH 和 CIMP 作为区分癌和癌旁的参数，具有较好的效果。
2. 鉴定肝癌 DNA 甲基化的分子标记
CpG 高甲基化与启动子有选择的高甲基化是实体瘤的另外一重要特点。启动子区高甲基化的甲基化位点，是肝癌潜在的检测分子标记。在三个数据集中分别鉴定出 267，228 和 197 个高甲基化的位点。CDKL2, DUOXA1, NKX6-2, FSCN1, TBX15, ASCL2, ZSCAN1, DNM3 和 TMEM240 至少含有三个以上高甲基化的位点。
为了评价选出的高甲基化位点区分肝癌的能力，选取数据 DS1 (GSE54503) 作为训练组。Top10 和 ENet 两个分级模型应用在另外两组数据中，都得到了比较理想的效果。Top10 组的敏感性达到了 86% 和 91.1%, 特应性几乎 100%。ENet 组的敏感性为 89.3% 和 78.4%，特异性也将近 100%。在一组 10 例肝癌病人组织中，进一步验证了 Top10 和 ENet 分级模型，得到了相似的结果。而且选出用来预测的位点，在癌旁中低甲基化，肝癌组织中高甲基化。以上结果说明，这些高甲基化的位点可以作为检测肝癌的分子标记。
3. 综合分析高甲基化位点鉴别出肝癌表观驱动基因
启动子区高甲基化可以负调节基因的转录。在 DS2 和 DS3 数据集中，基因启动子区的甲基化与基因的表达总体上是负相关的，并选定 222 个表观驱动基因。这些基因主要富集在炎症应答通路和几种代谢过程。
通过分析肝癌与癌旁中甲基化和表达谱的数据，发现 SFN, SPP1, ACSL4, ALDH3A1, CLDN15, CYP7A1,TKT 和 GLUL 在肿瘤中低甲基化且高表达。高表达 SFN, SPP1 和 TKT 肝癌患者的较短的生存期有关。SLC25A47, APOA5, ENDOD1, EXOCL3L4, EZR 和 PHYHD1 在肝癌中高甲基化且低表达。综上结果，综合分析启动子区的甲基化与基因表达有助于寻找肝癌表观驱动的基因。
小结
本研究证实了肝癌中甲基化的改变为生物标志物的寻找提供了诸多研究的对象，这些甲基化位点调控的基因有可能驱动肿瘤的发生。
原文出处：
Zheng Y, Huang Q, Ding Z, Liu T, Xue C, Sang X, Gu J. Genome-wide DNA methylation analysis identifies candidate epigenetic markers and drivers of hepatocellular carcinoma. Brief Bioinform.2016.
（责任编辑：sgx）
