子宫内膜肿瘤特异性增强子甲基化改变介导组织身份危机的机制及应用基础研究

Methylation alteration is an important features of the occurrence and development of different uterine cancers. Analysis of the specificity and mechanism of the changes will provide an important strategy for clinical diagnosis and treatment. Recently, we completed genome-wide DNA methylome maps of EAC, UPSC, UCS, ESS and normal endometrium by applying a combined strategy of methylated DNA immunoprecipitation sequence (MeDIP-Seq) and methylation-sensitive restriction enzyme digestion sequencing (MRE-Seq). Some shared and specific DNA methylation signatures could be potential biomarkers applied to clinical diagnosis and monitor cancer metastasis in a liquid test (CTC and ctDNA). Through bioinformatics analyses and experimental procedures, our project will investigate if and how enhancers become deregulated in cancer, and how this deregulation impacts gene expression and cellular identity. More interestingly, transposable elements, “junk DNA”, compose of the majority of cancer enhancers while their function hasn’t been elucidated. We will also use Cap Analysis of Gene Expression (CAGE) method to generate transcriptomic data and correlate gene expression with enhancers’ methylation pattern. Because enhancer RNA and TE derived transcriptions could be an important, largely unexplored contributor to cancer, our study will also help understand effect of this type of noncoding RNA.

甲基化改变是不同子宫内膜肿瘤发生、发展的重要特征，解析其改变特异性及发生机制将为临床诊断和防治提供重要策略。本课题组前期对4种不同类型子宫内膜肿瘤进行全基因组甲基化测序（MeDIP-Seq和MRE-Seq）发现不同肿瘤类型特异性的甲基化特征，拟进一步应用于液体活检中辅助诊断子宫内膜肿瘤并监控其转移。同时，拟联合生物学信息分析预测及实验操作验证的方法，对甲基化异常的增强子调控下游基因并联动上游转录因子介导组织特异性丢失促发肿瘤产生的机制进一步阐明。而更有意思的是，转座子作为特殊的DNA序列，参与构成了许多肿瘤特异性的增强子，但对其功能研究缺乏。通过富集分析寻找转座子参与肿瘤调控规律，以及采用CAGE测序对增强子（部分转座子）来源的新生转录本分布特征及功能进行预测和分析。

甲基化改变是不同子宫内膜肿瘤发生、发展的重要特征，解析其改变特异性及发生机制将为临床诊断和防治提供重要策略。本研究绘制了4种不同类型子宫肿瘤的全基因组水平的甲基化图谱，并发现了子宫不同类型肿瘤共有的甲基化标记物和肿瘤类型特异性甲基化标记物，随后在临床组织中进行了验证，并开展了液态活检的试验性研究，不断提高诊断特异性和准确性，搭建完成了液态活检检测的平台。另外，我们发现不同子宫肿瘤的甲基化改变区域富集于特定组织的增强子，并介导了自身属性的特异性丢失，不同程度的开放了特定组织的部分身份特征，这些结果更加验证了我们提出的肿瘤发生的“身份危机”假说。然后我们通过临近原则关联差异甲基化的增强子区域与其下游可能的靶基因，确定了差异甲基化改变造成的功能基因表达失调及增强子介导的基因调控网络。本课题组发现不同类型的子宫肿瘤差异甲基化改变区域富集特定的转座子家族，使用甲基化抑制剂处理SKUT-1B细胞后进行CAGE-RNAseq发现转座子介导的新生转录本占比达44.9%，这提示我们可能转座子在子宫不同类型肿瘤的分化调控中占有重要作用。本研究证实了组织特异性增强子的甲基化改变介导了不同类型肿瘤的发生发展，这些特异性增强子可作为将来治疗子宫肿瘤的潜在作用靶点。