本项创新性研究揭示了HHAT基因和TTLL7基因在肝癌诊断与治疗中的潜在应用。作为生物技术领域的突破,本技术首次详细阐述了这两个基因在人类基因组中的新功能,并探讨了它们在肝癌治疗中的重要作用。
背景技术
近年来,随着多组学测序的能力不断提升,已经能够解析出过去难以发现的普遍存在的三维基因组重塑和染色质重塑现象。目前对于肝癌的治疗发生了从单药靶向治疗(Sorafenib和Lenvatinib)到检查点抑制剂加靶向治疗(atezolizumab联合bevacizumab治疗)系统性治疗的演变。尽管取得了显著的进展,但只有一小部分患者能够获得持久的临床益处,因此,实质性的治疗挑战仍然存在。
正确的染色质折叠决定了基因的适当表达。Hi-C,一种全基因组染色体构象捕获测定,显示人类基因组在细胞核中三维折叠,整个基因组被分割为两个空间区室,称为A区室和B区室,分布标记为A、B compartments。往往区室内互作频繁,而区室间互作较少。A区室是属于开放的染色质,表达活跃,基因丰富,具有较高的GC含量,包含用于主动转录的组蛋白标记,通常位于细胞核的内部。而B区室通常表示关闭的染色质,表达不活跃,基因缺乏,结构紧凑,含有基因沉默的组蛋白标志物,位于核的外围。它们主要由层关联域(LAD,LaminaAssociating Domains)组成,包含晚期复制起点。在生物信息分析中,通过计算染色体内部互作的相关性来区分两种不同的区室。随后的分析表明,区室被划分为大约1Mb的大小,称为“拓扑关联域”(TAD,TopologicallyAssociated Domain)。一般这些区域在不同的哺乳动物的不同细胞中都很保守,并且高度富集CTCF和粘附蛋白。染色质在空间中形成环状结构,因此相距很远的染色质区域也可以在三维空间中聚集在一起。先前的研究表明,异常的染色质相互作用有助于肿瘤的发生。三维表观基因组特征的表征为肝癌发生发展提供了更详细的表观遗传学机制。ChIP-seq和CUT&Tag等技术已广泛应用于测量多种转录因子和组蛋白修饰的结合谱。其中CUT&Tag是研究蛋白质-DNA互作关系的新技术,能在全基因组范围内检测与组蛋白、转录因子等互作的DNA片段,有效分析细胞中的染色质结合元件。该技术有助于确定细胞类型特异性或常见的增强子,然后使用Hi-C环数据来寻找与这些增强子相关的基因。转座酶可及染色质高通量测序分析(ATAC-seq)已成为开放染色质分析、核小体位点定位和TF占用分析的一种敏感而可靠的方法。ATAC-seq数据可以和组蛋白修饰CUT&Tag数据进行联合分析,其中转录激活性修饰(H3K4me3,H3K4me1和H3K27ac等)与染色质开放程度呈正相关,转录抑制性修饰(H3K27me3)与染色质开放程度呈负相关。联合已知的增强子和启动子之间的相互作用数据也可以帮助构建调控网络。
目前,肝癌系统性治疗缺乏有效生物标志物。因此联合多组学分析探索肝癌分化过程中染色质三维结构变化,探究其潜在机制有助于更好的了解肝癌发展机制,挖掘潜在治疗靶点有可能为肝癌临床治疗提供新的线索。
实现思路