[导读] 来源：测序中国
神经母细胞瘤(Neuroblastoma)是儿童最常见的颅外肿瘤，起源于肾上腺髓质或椎旁交感神经系统。近一半的神经母细胞瘤发生在2岁以内的婴幼儿，其发病率居儿童恶性肿瘤第四位，仅次于白血病、脑瘤和淋巴瘤。
不同分期的神经母细胞瘤患者预后差别很大。中-低风险（LR: low-risk; IR: intermediate-risk）神经母细胞瘤患者通过治疗可达到非常好的预后效果，但高风险（HR: high-risk）患者的预后很差，只有不到一半患者能长期生存。由于HR神经母细胞瘤患者存在显著的异质性，因此，患者对标准治疗和备选治疗的敏感性在后续治疗和预后中至关重要。科学家认为，解决这一临床难题的方法之一就是利用新的生物标志物对患者进行区分。
近日，为解决神经母细胞瘤预后这一难题，来自芝加哥大学的Susan L. Cohn教授和何川教授等研究人员，为预测神经母细胞瘤预后找到了一个更加精准的新型肿瘤生物标志物5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）。此次神经母细胞瘤和表观遗传学研究团队强强联手，为神经母细胞瘤治疗提供了新思路。相关研究成果已在JCO Precision Oncology 在线发表。
研究背景及方法
DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰，广泛存在于哺乳动物基因组中。不同组织的基因组甲基化水平及模式具有特异性。5hmC是DNA去甲基化调控过程的重要中间产物，已有研究表明，基因组5hmC水平与mRNA的表达水平具有强烈的关联，并在多种肿瘤中都具有特异性表达。
该研究团队在前期神经母细胞瘤细胞系5hmC研究基础上[1]，利用DNA 5hmC捕获技术[2]，对51例神经母细胞瘤训练（Discovery）样本、38例验证样本、20例儿童肿瘤样本（COG）进行了DNA测序。该研究中使用的捕获测序技术名为Nano-hmC-Seal，是何川教授及合作者联合开发的一种全基因组5hmC分析方法，能以高敏感度进行选择性化学标记，并捕获罕见细胞群的5hmC。同时，该研究团队还对48个肿瘤样本进行了RNA测序，并建立了预测高风险患者预后的5hmC模型。
研究成果
5hmC谱对神经母细胞瘤进行危险分层更准确
该研究发现，5hmC分层聚类（577个基因）后与已有的神经母细胞瘤预后指标、临床危险分类和预后效果高度相关（图1A）。
通过5hmC分析，研究人员将患者分为Cluster1 （86%低风险LR患者）组，Cluster2（89%高风险HR患者）组， 其中Cluster 2组患者比Cluster1组患者的5年EFS（无时间生存率）差（53.6% vs 87.6%, P<0.001；图1B）。此外，5年OS数据同样是Cluster2差于Cluster1（62% vs 97.7%; P <0.001；图1C）。该研究结果表明，利用5hmC分布对神经母细胞瘤患者进行危险分层有重要的指导意义。
图1. 利用差异化5hmC基因对样本进行聚类，同时对两组EFS和OS进行比较分析。
5hmC或可成为新型神经母细胞瘤标志物
随后，研究人员利用高风险患者的总体生存率（OS）建立了线性判别模型，以对高风险患者预后进行预测。分析结果显示，该模型可准确预测24例中18例（验证组和儿童肿瘤组）的无进展生存率（EFS）。该模型预测患者为预后良好与不良的灵敏度和特异度分别为70%和79%，阳性预测值78.6%；预测为预后良好和预后不良患者的5年EFS分别为70% 和28.6% (图2A）。
此外，该模型还可以准确预测24例中16例OS为预后良好组和预后不良组，灵敏度为58%、特异性75%、阳性预测值64. 3%。预测为预后良好和预后不良的患者5年OS分别为68.6% 和39% (图2B)。以上结果显示，5hmC是一个新型神经母细胞瘤标志物，通过建立高风险线性判断模型，可以准确判断神经母细胞瘤的预后，具有潜在的临床应用价值。
图2. 根据高风险患者建模得到的线性判别分析模型可预测神经母细胞瘤的预后（Kaplan-Meier曲线）。
5hmC谱可反映基因功能水平
进一步研究发现，预后良好且5hmC增加的基因簇中，富集了神经分化和KRAS激活的途径，预后不良的基因簇富集了炎症和PRC2复合物。此外，研究人员还发现5hmC跟染色体拷贝数有一定关系，可鉴别肿瘤染色体拷贝数变化。以上研究结果表明，5hmC与相关功能基因突变、通路激活以及染色体拷贝数变化等高度相关，可反映基因功能水平，有巨大的应用前景。
结 语
近年来，表观遗传学领域的研究人员越发重视5hmC与肿瘤发生发展之间的密切联系。随着研究的深入，5hmC的临床应用价值也被逐步挖掘。此前，连续发表的多篇研究报道已经证实，5hmC在成人肠癌、胃癌、肺癌、肝癌、胰腺癌、食管癌等癌症诊断中可作为强有力的诊断生物标志物。此次Cohn教授和何教授针对神经母细胞瘤的研究，进一步扩大了5hmC在临床中的应用范围。希望随着相关研究的深入，能够有越来越多更精准的生物标志物出现，为神经母细胞瘤患者带来福音。
参考文献：
1. Mariani CJ, Vasanthakumar A, Madzo J, et al: TET1-mediated hydroxymethylation facilitates hypoxic gene induction in neuroblastoma. Cell Reports 7:1343-1352, 2014
2. Han D et al., A Highly Sensitive and Robust Method for Genome-wide 5hmC Profiling of Rare Cell Populations. Mol Cell. 2016 Aug 18;63(4):711-719. doi: 10.1016/j.molcel.2016.06.028. Epub 2016 Jul 28.
在线投稿
共0条评论