时间：2023-11-13 11:21:43
关键词：表遗传学；传统遗传学；发育；进化；
作者简介：薛开先，硕士，研究员，研究方向：肿瘤遗传学，表遗传学。
本世纪以来，表遗传学(Epigenetics)快速发展，已成为生物学、医学和农学等研究领域的前沿[1~4]；同时，引起公众的关注，著名杂志“时代(Time)”发表评述：“DNA不是主宰”[5，6]。近两年来，一些重要学术期刊发表编者按或著文指出，随着表基因组(Epigenome)时代的到来，表遗传学是核心思想和下一件大事[7~9]。从公众到学术界，表遗传学研究得到如此关注和重视，使我们认为有必要进一步审视表遗传学发展的启示、重要进展，及其对遗传学的意义等基本问题。
1表遗传学的产生和发展
遗传学是生物学的核心学科之一，与生物的发育、进化等学科密切相关。在19世纪，主流生物学认为遗传和发育是同一个问题[10]。至19世纪下半叶，遗传学研究取得重要进展。1865年孟德尔发现“分离规律”和“自由组合规律”，提出了遗传因子说来解释这些遗传现象；1879年，Flemming发现染色体，随后Wilson和Boveri等通过实验证明，发育的编程存在于染色体中；1911年摩尔根在果蝇的伴性遗传中证明，遗传因子存在于染色体上，并发现位于同一条染色体上基因遗传的连锁和互换规律[11，12]。此后，当遗传学迅速发展的同时，也积累了不少传统遗传学不能解释的遗传现象。例如，Muller等的工作表明，基因的易位或染色体重排能影响基因性状的表达，看来基因并不是一个独立的实体，它的功能还受到在基因组中的位置的影响；在基因组印记基因中，表现的性状取决于亲本的来源，表明双亲的等位基因对性状的遗传贡献并不相等[10，11]。
20世纪初的几十年里，遗传学和发育生物学的研究很少考虑对方的成果和方法，各自发展。至40年代，一些生物学家认识到这种研究方法的局限性，其中通晓发育生物学和遗传学的WaddingtonCH(1905–1975)于1939年首先提出“发育是表遗传的(Epigenetic)”；1942年他又提出表遗传学(Epigenetics)和表遗传景观(Epigeneticlandscape)等概念，主张将两个学科联系起来研究。他认为表遗传学是研究基因型产生表型的过程[1，2]。其实，具有发育生物学背景的摩尔根也有类似认识，早在1925年《基因论》一书中就认为：“明了基因如何对发育中个体发生影响，毫无疑义地将使我们对遗传的观点进一步扩大，对于目前还不了解的许多现象也多半会有所阐明”[4]。此后遗传学发展遇到一些难题，也印证了开展这类研究的重要性[4]。
在个体发育中所有细胞都具有相同的基因组，是何种机制调控基因表达的特异性编程，分化成不同类型的组织细胞，一旦建立就能在谱系细胞间遗传；又如，人类同卵双生子具有完全相同的基因组，根据传统理论应发育成完全相似的两个个体，然而约有1/3的同卵双生子20岁后出现了个性和疾病易感性等方面的差异；另外，成体组织细胞核移植实验发现，虽然所形成的克隆胚胎具有完整的基因组，但实际上在胚胎发育过程中常出现各种异常，多数在出生前夭亡，少数生存的个体也有多方面的异常，并且寿命较正常胎生的个体短[4，11]。
表遗传学概念提出后，由于对其机制还不清楚，长期以来发展缓慢。直至1975年Holliday等在研究中发现，DNA甲基化在基因表达中具有重要作用，并认为是发育中基因活性调节的开关；另外，他还推测存在一种维持型甲基化酶，能识别复制的半甲基化DNA，从而解决甲基化模式的遗传问题[4，12]。此后的10多年间，没有发现这种甲基化酶，表遗传学又是一段沉默。
20世纪90年代，表遗传学研究取得一系列重大突破。首先证实了维持型DNA甲基化酶的存在，如小鼠剔除DNA甲基化酶基因，则发育异常；在人类肿瘤中发现，肿瘤抑制基因p16因高甲基化而灭活，如用去甲基化抑制剂处理，能使p16基因复活。上述研究提示，DNA甲基化在正常发育和肿瘤发生中起重要作用[2，4]。其次，在染色质结合组蛋白的研究中发现，组蛋白各种修饰如乙酰化、甲基化和磷酸化等，可影响各种调节蛋白和功能复合物与DNA接触通路；各种修饰组合构成的“组蛋白密码”，提供了效应蛋白的结合点，在基因表达调控中发挥作用[2，4]；另外，还发现染色质和基因组转录的非编码RNA在基因表达调控中也起到重要作用。至此，表遗传学机制的框架已初步确立，并在各种类型的生物得到证实。2001年Science专辑发表一组评述，系统介绍了表遗传学研究领域和进展。2003年，Nature就双生子等表遗传学研究发表述评。21世纪表遗传学迅猛发展，上述遗传学存在的难题已有不同程度的阐明，并开发出新的研究领域，显示表遗传学已成为主流生物学和医学的一部分[2~4，13]。
人类基因组计划完成及其后续计划的研究，提升了对人类自身的认识，但也获得了许多意想不到的结果，对传统基因中心论形成了冲击。例如：(1)人类基因组约有10万个基因，而实际只测出不足25000个，约是果蝇的2倍。有学者质疑，只有不足2%的DNA序列就含有充分的遗传信息，调控人类的生长发育和生命的全过程，而98%的DNA为“垃圾DNA”[4，14]；(2)不是机体愈复杂基因数愈多。如在脊椎动物中编码蛋白质基因的数量、编码序列的长度并没有显著改变，而它们的发育复杂性存在巨大的差异；深入研究发现，90%以上的基因组被转录，生物学复杂性通常与基因组非蛋白质编码部分相关，而编码蛋白质基因维持相对的静态；各种类型的非编码RNA几乎调节各个水平的基因表达，构成一个巨大、高效的调控网络，促进正常的发育和生理过程，其功能异常可引发疾病，而这些正是表遗传学的研究领域[14，15]；(3)人类基因组约有1千多万个单核苷酸多态，曾有学者期望于通过单核苷酸多态性的研究，确定一些常见病的个体易感性，但迄今为止，包括应用全基因组关联研究(Genomewideasso-ciationstudy，GWAS)虽取得不少成果，但在总体上两者间的关联性不如预期的那样好[4，16]。
只有从史学角度分析一个事物的发生与发展，才能更好地了解其存在意义。对上述表遗传学发展的过程和背景的分析表明，表遗传学是科学发展到一定阶段产生的，能够克服和补充传统遗传学之不足，随着表遗传学研究的深入，必将促进新一轮的遗传学的发展[17]。
2表遗传学与遗传学的关系
2.1表遗传现象与非孟德尔遗传方式
表遗传学是研究不能用DNA序列变化解释的、能通过有丝分裂或减数分裂遗传的基因功能的改是变[11]。表遗传学遗传或表遗传(Epigeneticinheritance)涉及非DNA序列编码的信息或基因表达状态，在细胞和个体世代间的传递[19]。这种能影响后代性状的表遗传信息，没有DNA原始结构的改变或来自环境的诱因。目前，多把涉及个体世代间的表遗传称之为跨代表遗传(Transgenerationalepigeneticinheritance)，尽管在单细胞生物，细胞分裂与世代交替是一致的，而在多细胞生物就可能有不同的机制和进化意义[20]。
百年来积累了许多不能用孟德尔规律解释的遗传现象，例如基因组印记、位置效应花斑、副突变、表突变、X-染色体失活和转基因沉默等。近年来研究发现，这些现象都有其表遗传学基础。
基因组印记是一种表遗传现象，其特征是某些基因以亲本来源特异性、等位基因差异性表达，这类印记基因约占基因组基因数的1%，是哺乳动物和有花植物的独特现象。经典的孟德尔遗传，遗传性状的形成需要来自父、母双方等位基因的表达；而印记基因的表达是由染色体亲本来源所决定、单等位基因表达；受影响的基因在男、女性后代中显示与亲本特异性相同的表达[15~17]。现已研究表明，基因组印记是由于特定亲本等位基因差异甲基化区(DMR)高甲基化的结果[4，14]。
位置效应是指当基因在染色体上的位置发生改变时，影响该基因的表达，位置效应花斑(Position-effectvariegation，PEV)是其中的一种，是由Muller等于1930年首先在果蝇研究中发现的。在位置效应花斑情况下，由于基因周边基因组环境的改变引发了基因可逆性灭活，通常是由于处于有转录活性常染色质区的基因，通过染色质重排，移至邻近无转录活性异染色质区，因异染色质能随机扩展，引发部分基因的失活，这样在相同遗传背景的细胞群体中产生镶嵌表型的花斑[4，14]。
副突变(Paramutation)也是一种表遗传现象。根据孟德尔的分离规律，来自双亲、决定性状遗传的一对等位基因彼此独立，互不影响；在生殖细胞形成时，各自分离，分别进入配子。副突变是一对等位基因间相互作用的结果，此时沉默的等位基因通过反式沉默另一等位基因，并可通过减数分裂遗传。沉默等位基因是副突变源性的(Paramutagenic)，具有副突变能力的等位基因是副易变的(Paramutable)；沉默的副易变等位基因在下一代则获得了副突变源的能力，因此这一可遗传的表达状态能在群体中迅速传播。最近的结果表明，副突变关系到RNA介导的、可遗传的染色质改变，以及许多与RNAi途径相关基因的变化[4，14]。
其他一些传统遗传学之谜随着表遗传学进展也在逐步解开。例如：同卵双生子间个性和易感性等的差异，是基因组甲基化模式差异的结果；在发育过程中，分化细胞所形成特殊的基因表达模式，通过细胞记忆在细胞世代间稳定传递，维持细胞的同一性，即体细胞表遗传现象。在肿瘤发生中，启动子区的高甲基化和基因突变一样，引发肿瘤抑制基因的灭活；生殖系hMLH1启动子区的高甲基化引起的表突变，同样可引发遗传性肿瘤，等等[4，14]。
2.2传统遗传学信息与表遗传学信息
近10多年来的遗传学和表遗传学研究进展使人们认识到人类基因组含有两类遗传信息，传统遗传信息(Classicgeneticinformation)提供了合成生命所必需蛋白质的模板，表遗传信息(Epigeneticin-formation)提供了何时、何地和以何种方式应用遗传信息的指令。它们的遗传物质基础、编码和遗传方式不同。编码蛋白质的遗传信息贮存在DNA序列之中，通过半保留复制准确地传递给后代，因此除非偶发突变事件，通常遗传性状不受所处环境和亲本行为等的影响，在世代间稳定地传递[4，14，21]。
表遗传信息提供了在细胞内选择性地激活或灭活基因功能，这是更高层次和特化的遗传信息[22]。大量的研究显示，染色质修饰是基因转录活性调控的基本机制，其中关键机制是DNA甲基化和组蛋白修饰，由于这类修饰的组合本质，大大地延伸了遗传密码的信息潜能。它们再与染色质重塑复合物、核内系统结构和ncRNA协同，决定了受控基因区段的染色质结构和其转录活性[23，24]。在细胞分裂中，表遗传学信息的复制机制除DNA甲基化外其余的尚不很清晰，其保真度不如DNA复制可靠；它们易受到环境压力、营养和亲本行为等因素的影响，其中一部分修饰的表基因型可传递给后代，引起表遗传性状的改变[4]。
从上述可见，生物至少存在有3个不同层次的遗传信息：一是编码蛋白质的基因和DNA调控序列，蛋白质是生命体系中结构和功能的物质基础，是最基本的遗传信息；二是由编码RNA基因组成，这类基因主要存在于非蛋白质编码的DNA序列中，转录形成的多种类型的ncRNA构成巨大的基因表达调控网络；三是表遗传信息，贮藏在DNA及与其结合蛋白的各类共价修饰和染色质构型之中，是表遗传学调控的基本机制。它们之间的功能协同，才能完成生物的遗传过程；同时完成了从基因的一维遗传信息向三维的表遗传信息的转换[25，26]。
2.3基因组与表基因组
基因组是机体遗传信息的总和，其中包括编码蛋白质的DNA序列(基因)、非编码DNA序列(非编码RNA基因，non–codingRNAgene)、基因表达调控序列和功能尚未被阐明的DNA序列。早期曾把单倍体(全套)染色体组称之为基因组。
表基因组是遗传信息载体—染色质生化修饰的总和。表基因组是编程的基因组，表基因组信息主要由DNA甲基化、组蛋白修饰、核小体定位和染色质高阶结构组成。在个体发育中胚胎细胞具有相同的基因组，但在表遗传学机制调控下，通过分化产生不同结构、不同功能的组织细胞，从而具有各别的表基因组，故表基因组是调控基因表达的模式，也是一类细胞的总体表遗传学状态[4，28，29]。
与基因组比较，表基因组更为动态，这反映了细胞处于不同时空下的功能状态。同时，表基因组处于基因组与环境的界面，它能将动态的环境与遗传上静态的基因组连接起来，除通过上述的染色质修饰机制外，还与另外一些非共价修饰的表遗传机制如miRNA和染色质重塑复合物等相关。因此，表基因组在发育中不仅通过一个高度有序、协同的生物学过程，依据遗传和环境信息，产生一定的基因表达程序，结果形成特定的表型；而且在整个生命过程中，还能对环境应激作出反应，可能引发表遗传异常疾病。因此，表基因组将环境和基因型与表型和疾病连接起来[28~30]。
2.4传统遗传学和表遗传学是遗传学的一体两面
遗传和变异是生命的基本现象，对遗传现象的研究不仅要研究遗传性状在生物世代间的传递规律，研究基因复制和变异等的机制，而且要研究遗传性状在个体发育中的形成与变异，研究调控和实施遗传学信息的分子机制。可见，传统遗传学和表遗传学应是遗传学不可分离的两个组成部分。如同世间万物一样，遗传也有阴阳两个方面[17，18]，基因编码蛋白质，有实质功能，表遗传修饰在其上，为阴；表遗传修饰在DNA外，调控基因的表达，为阳。两者既相区别、彼此制约，又相辅相成构成同一性，完成生物的遗传、变异和发育、进化过程。
近年来积累的实验事实也表明，传统遗传学和表遗传学相反相成、密不可分而成为现代遗传学的两个方面。例如：(1)表遗传现象是遗传现象的重要组成部分，其中如基因组印记、X-染色体失活和表突变等，在人体的正常发育和疾病发生中起重要作用；(2)传统遗传信息与表遗传信息载体有不同的稳定性和可变性，其中基因组DNA能精确地复制，保证了遗传学信息的稳定性和连续性，使物种维持相对稳定；同时又通过具有不同程度稳定性的表遗传学机制，如组蛋白修饰所产生的基因灭活，多为短期的改变，用于转录因子基因等的抑制；而DNA甲基化所引起的基因灭活，多为长期的改变，提供了特定序列如转座子、印记基因和干细胞多能性相关基因等的沉默，使基因组能根据机体自身的信息、程序以及内外环境信号适当地表达，在个体发育中能与环境达到实时的平衡或适应。有时环境引发种系表遗传学状态的改变，能产生可遗传的发育表型，作为自然群体中的表型变异，提供了自然选择的原料[4，14，31]；(3)传统遗传信息和表遗传信息相互为根，彼此依存。表遗传信息是动态的，需要编写表遗传信息的各种DNA和组蛋白修饰酶(Writer)，如DNA甲基转移酶和组蛋白乙酰化酶等；并在有必要时，能及时消除这些修饰的酶((Erasers)，如DNA去甲基化酶和组蛋白去乙酰化酶等；以及含有识别表遗传修饰结构域(Domain)的效应分子(Readers)，如含有JumonjiC结构域的组蛋白去甲基化酶。表遗传学调节还必需有表遗传学接头(Epigeneticadaptors)或介导分子，如甲基化DNA结合蛋白以及染色质重塑酶、非编码RNA等，所有这些以及组蛋白本身都是由DNA所编码，因此没有遗传信息就没有表遗传信息；同样，在遗传信息实施过程中，只有在表遗传信息适当调控下，才能合成所需蛋白，进而形成由各种组织器官构成的、功能协调的整体；而被表遗传机制沉默的基因没有任何生物学功能，仅是一段化学物质DNA而已。可见，只有当遗传信息与表遗传信息按遗传发育编程分工协同，才能在与环境相互作用中完成遗传性状的传承。传统遗传学和表遗传学应是现代遗传学密不可分的两个方面[14，32，33]。
3表遗传学与个体发育及系统发育
表遗传学的发展与发育生物学及进化研究密切关联，并从彼此的研究中获益[11]。
3.1表遗传学与发育
性状的遗传在发育过程中得以实现，然而传统遗传学长期不能说明有关的两个核心问题：一是如何从单一细胞的受精卵分化形成由多种细胞类型组成的、复杂的多细胞生物，而这些细胞具有相同的基因组；二是什么样的分子机制参与表型遗传[35]。近年来，随着基因测序等的研究进展，明确显示遗传因素本身不足以说明发育过程和表型形成，因为遗传性状的形成还依赖与环境因素的相互作用，而在这一过程中表遗传学机制发挥了决定性的作用[36，37]。表遗传学机制调控从受孕至死亡的所有生物学过程，包括在早期胚胎发育的基因组重编程、细胞分化、定型、谱系细胞的维持和配子发生等，因此发育是表遗传的[24，31]，正如1939年Waddington所说的那样。
从受精卵开始的个体发育需要遗传和表遗传程序的密切协同，由于DNA序列不变，是表遗传机制编排了各种细胞类型特有的基因表达程序，从而使分化形成的各类细胞获得了不同的结构与功能。这种表遗传编程(Epigeneticprogramming)是正常发育中的一种生理过程，表遗传学机制如DNA甲基化和组蛋白修饰等，通过建立有丝分裂可遗传的、活性或抑制的染色质状态，调控发育潜能和细胞同一性；同时这些编程通过细胞记忆，可在各谱系内细胞世代间维持[4，38，39]。
成体哺乳动物每一类型的细胞都有自己的表遗传状态，它反映基因型、发育过程和环境的影响，最终产生一定的表型。这些表遗传学状态在大多数分化细胞已被固定下来，然而在正常发育的某些阶段或疾病的情况下，细胞就会发生表遗传重编程(Epigeneticreprogramming)，首先需要消除原有的表遗传学标志，随后建立不同的表遗传学标志和基因表达编程。已知在两个发育的关键期发生表遗传学重编程，一是在配子发生期，重编程发生在原生殖细胞，使配子全能性恢复；二是发生在发育早期的植入前阶段，同样使胚胎细胞获得全能性[4，40]。
健康和疾病的发育起源(Developmentaloriginsofhealthanddisease，DODaH)理论近年来日益受到关注，并有人主张应将这一成果转化为干预和政策。该理论认为，在生命早期阶段特别是发育中的胚胎，对环境因素的作用最为敏感，因为此期DNA合成速度最快，并在精确构建对正常发育所必需的甲基化模式和染色质构型，不良的环境因素如母体营养状况、环境毒物的暴露和心理压力等，可通过表遗传学机制改变细胞的表基因型，并通过细胞记忆得以维持，进而影响成年后一些慢性病如2型糖尿病、高血压和冠心病等的发病及其病情。因此，很多研究者认为许多慢性病起源于生命发育的早期阶段，与表基因型异常改变相关；这一疾病发育起源说不仅揭示了复杂、非孟德尔疾病的病因和病理机制，而且为这类疾病的预防和开发高效、低毒的表遗传学药物提供了设计的依据[41，42]。
3.2表遗传学与系统发育
遗传是生物系统发育或进化的基础，表遗传学发展历史不长，与进化关系的研究尚在起步阶段，需要深入探讨。
3.2.1表遗传机制是生物进化到一定阶段发生的现象
在进化过程中表遗传调控机制是作为宿主抗病毒和抗寄生序列的防御机制而进化，例如在植物和真菌中，DNA甲基化主要局限于转座子和DNA重复序列；在酵母、线虫和果蝇中几乎不存在DNA甲基化，果蝇因转座子等的作用使自发突变率高达50%~80%；哺乳动物DNA甲基化的程度较高，并且是表遗传学调节的主要机制，由于重复序列和转座子被高甲基化，自发突变率显著下降。可见，DNA甲基化调节基因的表达，是生物界进化到一定阶段发生的现象[5]。
3.2.2表突变和表遗传变异
表突变是特定染色体位点的、可遗传的表遗传信息或状态的改变，并产生可检出的表型改变，而不是DNA序列改变的结果[10，45]。一些表遗传变异的后代在配子形成时，亲本的甲基化改变可被消除，因此以往有人认为，这些表遗传学变异是短暂的，不可能是稳定地遗传，因而忽视其在人工和自然选择中的作用。近年来增多的证据表明，表遗传学改变特别是DNA甲基化改变，能与突变一样通过减数分裂遗传，可传递数代[44，45]。已在人类证明，有一些家族性大肠癌就是由错配修复基因MLH1和MSH2的表突变所引起[48]。
3.2.3表遗传变异与进化
非DNA序列变化的表遗传学状态的改变，可在细胞和个体世代间传递，拓宽了遗传的概念，挑战目前广泛被接受的、基因中心论的新达尔文主义；获得性状遗传问题又重新提出，并认为在多个生物学、医学领域是重要的[17，47，48]。有研究者认为获得性状遗传可用表遗传学理论来解释，即食物数量和质量的改变，可能激活某些途径，引起表遗传状态的改变，并传给后代，这在营养对小鼠毛色、饥荒对人类后代疾病易感性影响的研究中得到部分验证[3，5，6，49]。进一步研究认为，表遗传机制可促进基因突变，是进化的动力。环境持续诱发的、基因表达模式的改变能引起表型的改变，接受自然选择，因此有人认为，表遗传学过程在进化中起中心作用[50]。
4表遗传学定义和中文译名问题
4.1表遗传学定义
表遗传学这一术语首先由英国发育生物学家Waddington提出，他主张把发育与遗传结合起来研究。当时积累的事实已使他认识到，在遗传学之上(‘overandabove’genetics)必然存在某种因素，能使具有相同基因型的细胞在发育中分化成各种不同类型的细胞。1942年，他把前缀epi-加genetics结合，创建表遗传学一词，并认为它是生物学的一个分支，是研究基因与其形成表型产物间的因果作用。在这一定义的原意中，是指修饰基因型表达、产生特定表型的所有分子途径[4，51]。
此后50多年间，随着分子生物学对表遗传学机制认识的深化，表遗传学的定义也在演进中。20世纪80年代中期Holliday就认识到，存在不依赖DNA序列改变的、新的遗传方式，他根据自己的工作，认为DNA甲基化改变与基因活性调控和一些非孟德尔遗传现象相关。20世纪90年代，阐明，先后有学者提出了至今仍较常用的两个定义：(1)表遗传学是研究不能用DNA序列变化解释的、能通过有丝分裂或减数分裂遗传的基因功能变；(2)表遗传学是研究没有DNA序列变化的、可遗传的基因表达改变[4，10，34]。
进入新世纪，又不断有研究者提出新的定义，我们初步收集到的就有40多种，归纳起来表遗传学的研究内涵主要有：(1)研究主体是基因表达、功能或表型的改变；(2)其内在机制是发生在基因组结构表面的、染色质修饰状态的改变，它们能通过有丝分裂和减数分裂在细胞和个体世代间遗传；(3)没有内在DNA序列的改变，或不能用DNA序列改变来解释的；(4)这些改变是潜在可逆的。目前，学术界应用较多的还是上述两个较为简明的定义，如要全面考虑到表遗传学的研究内涵，可将表遗传学定义为：研究没有DNA序列变化的、可遗传并潜在可逆的基因表达或表型的改变，作为内在机制的染色质状态改变，能通过有丝分裂和减数分裂遗传。
国内的多数研究者亦采用上述两种常用的定义，但在2006年国家名词委审定颁布的遗传学名词(第二版)中，将表遗传学定义为：“研究生物体或细胞表观遗传变异的遗传学分支学科”[52]。显然内容空泛，没有考虑到数十年来表遗传学研究成果和学科特点。进一步修改，势在必行。
4.2Epigenetics的中文译名问题
1996年，在《人类遗传学概论》一书中作者首次将Epigenetic译成“表遗传“[53]。进入21世纪，国内在Epigenetics方面评介和研究逐渐增多，出现包括表观遗传学在内的10多种中文译名，但无论在杂志和网站上都以表遗传学译名应用较多[54]。2006年国家名词委公布的《遗传学名词》将Epigenetics译成“表观遗传学”，但编委会也认为“名词审定工作难度很大……希望遗传学界同仁提出宝贵意见，使之日臻完善”[52]。确实如此，表遗传学在我国的发展尚属初期，对本学科的研究和理解尚待提高；另一方面，学科译名更应审慎和周延，好的译名应有助于对学科内涵的理解。鉴于此，本文对此进行了系列的讨论[4，17，54]。
近来在系统查阅、整理表遗传景观(Epigeneticlandscape)文献时发现，将Epigenetics中文译成表观遗传学可能是一种误读，并且对某些新术语的翻译带来困难。其他研究者也发现第二版“遗传学名词”存在许多可商榷之处[55，56]。因此，有必要根据一些新的资料和体悟，以及国内认同的中文翻译理论，再次审视这一译名的确切性。
4.2.1中文翻译原则
在多年的反复讨论中认识到，首先必需确立中文翻译应遵循的原则，否则讨论就没有标准。目前国内翻译界大多推崇“信、达、雅”的翻译原则，并认为这是最简明、实用的翻译理论。根据自己多年来的学习和翻译实践，可以将“信”理解为准确、忠实地反映原文、原义；“达”要求译文能反映原文的内涵，晓畅通达；“雅”为译文的遣词造句得体，追求含蓄、典雅。
要准确翻译Epigenetics一词，首先要正确理解前缀“epi-”的含义，在陆谷逊主编的《英汉大词典》(第二版，上海译文出版社，2010)中有8种含义，其中医学生物学相关的含义主要有：(1)表示“在…上面”，如epiderm表皮；(2)表示“在…之外”，如epiblast外胚层；(3)表示“在…之后”，如epigenesis后成论，等等。在该词典的各种前缀“epi-”的含义中，无一有“表观”之含义，其他中英文词典亦如此。
其次是要准确地反映epigenetics的研究内涵，如前述，该学科是研究没有DNA序列变化的、可遗传的基因表达或表型改变；其表遗传机制和信息的贮存、改变和复制，以及作用平台都在基因组的表面；作为总体的、染色质修饰特异性组合的表遗传景观(表观)，具有重要生物学和医学意义。这样在中文表述的表遗传学研究内涵中，含有的表达、表型、表面和表观4个关键词，“表”为这些词的共素，根据汉语共素缩合构词法，再结合“epi-”前缀的含义，如将epigenetics译成“表遗传学”，不仅忠实于中、英文原意，也符合中文构词法，而且可自然联想到它的定义、作用机制和理论实践意义，从而基本了解该学科的研究内涵。因此与表遗传学译名比较，表观遗传学的译名看来不够准确，也未能很好地反映epigenetics的研究内涵[54]。
4.2.2表观遗传学译名可能是误读
前缀“epi-”没有“表观”的含义，一般中文词典中也查不出“表观”一词，而表观遗传学译名出自有良好学养的作者，提示应有其依据。“表观”看来是一个缩合词，很自然联想到可能是表遗传景观一词的缩写。最近在整理表遗传景观文献时发现，在维基百科解释epigenetics词条时有这样一段话：“Epigenetics(asin“epigeneticlandscape”)wascoinedbyC.H.Waddingtonin1942”。括号中原意可理解为“如在表遗传景观”(该网有此词条)，考虑到最早译成“表观遗传学”的《现代遗传学》一书出版于2001年，写作时间会更早些，当时国内对表遗传学研究内涵尚缺乏深入理解，或为区别于已有的“表遗传”[53]中文译名，而采用表观遗传学的译名。虽然我们不能断定，该作者就是因此段文字产生了这一中文译名，但还是很明显提示，表观遗传学中的“表观”很可能是“表遗传景观”的缩写。
自从1957年Waddington提出表观遗传学的概念后，表观遗传学和表观基因组学有了相当大的发展。表观基因组学是在全基因组水平上研究表观遗传学标志及其与基因表达的相互关系。这一新兴领域已对毒理学研究与实践产生重大的影响。国内，表观遗传学在毒理学研究已较深入地开展了一些研究，并发表了综述。
1外源化学物的表观遗传毒性
基因表达的表观遗传调控是通过DNA甲基化，组蛋白编码和相关的非编码RNA(如miRNA)来完成的。3种机制各自的贡献取决于特定基因及其环境，如物种，细胞类型，机体的发育阶段和年龄，此外，每个因素可能受到其他因素的影响。因此，表观基因组的调控是一个强大的和动态的综合过程，在发育和维持分化状态中起关键作用。虽然表观基因组不是所有的改变预期都是有害的，但有些可能产生有害结果(如发育异常，增加疾病易感性等)。在体外，动物和人类的研究已经确定了几类环境化学物，可以修饰表观遗传标志，包括金属、过氧化物酶体增殖剂、空气污染物、毒物和内分泌干扰物/生殖毒物。目前环境化学物表观遗传标志的研究大多数集中在DNA甲基化，只有少数研究涉及组蛋白修饰和miRNA(表1～3)。外源化学物引起表观遗传学改变可影响细胞应激，并是潜在可逆的;也可能是可遗传的。表观遗传毒性(epigenotoxicity)是指脱离外源化学物暴露后，可遗传的有害改变。广义的表观遗传毒性也可以包括外源化学物引起非遗传的表观遗传学改变中介的外源化学物毒效应。可遗传的表观遗传毒性和表观遗传改变中介的毒效应是有区别的。表观遗传毒性可以被分为有丝分裂的，减数分裂的或跨代遗传的3类。表观遗传毒性这一新兴研究领域对毒理学产生了重大的影响。下文主要讨论目前表观遗传毒性测试的主要发现及国际生命科学研究所(ILSI)“评估表观遗传变化”的研讨会的意见。
2表观遗传毒性的主要发现
2.1化学致癌近年来在多种肿瘤细胞观察到表观遗传事件。表观遗传事件可能引起基因表达的变化通过DNA甲基化，组蛋白修饰和/或染色质重构。并估计，在肿瘤细胞中检测到甲基化变化的数目远远多于遗传改变的数目。研究发现表观遗传事件参与环境与职业因子诱发癌变进程的引发和进展。DNA甲基化异常对肿瘤发生有因果关系作用，甲基胞嘧啶增加突变可能性，增加致癌物结合，肿瘤抑制基因沉默，DNA修复基因沉默，癌的DNA低甲基化和遗传学改变。组蛋白修饰可能通过影响DNA修复和细胞周期关卡，引起遗传学改变。传统的致癌性试验可确定表观遗传修饰诱导肿瘤的可能性。许多不同的啮齿类致肝癌物已被确定，而研究发现这些化合物的作用模式并无遗传毒性，与人类也无关联性。例如过氧化物酶体增殖物激活受体-α(PPAR-A)介导的和构成性雄甾烷受体(CAR)介导的啮齿类动物癌变。肝肿瘤促长剂苯巴比妥(PB)，其与CAR的激活和随后的效果相关。PB诱导的啮齿类表观遗传学改变包括甲基化改变的区域，基因表达的特殊改变和外源性及内源性化合物的代谢。持续的核受体介导的肝脏致癌物的分子分析，将更加明确地表征每个受试化合物的作用模式。表观基因组正常变异性的表征和与处理相关的表观遗传学影响的理解，将是研究致癌作用模式的巨大挑战。
2.2遗传毒理学评价化学物引起遗传损伤的能力是风险评定的重要内容。表观遗传学影响基因表达的可遗传的变化可能构成遗传毒性。表观遗传导致基因改变的机制包括:错配修复基因表观遗传缺陷，增加DNA修复基因表观遗传缺陷与癌症特定突变谱相关，参与双链断裂修复的基因的表观遗传失活，有丝分裂关卡基因表观遗传缺陷，致癌物解毒基因与甲基胞嘧啶突变可能性增加，DNA全面低甲基化和染色体不稳定等。已经确定表观遗传学改变在肿瘤形成中具有一定的作用。在肿瘤发展过程中DNA甲基化模式的改变往往是最早观察到的分子事件。甲基胞嘧啶(5meC)已知是C∶G至T∶A转换突变的热点，起因于胞嘧啶自发性水解和酶脱氨基率的增加和DNA修复降低。增加的5meC脱氨基率和T碱基修复受限可解释在CpG位点突变频率的增加。人类肿瘤p53基因突变的1/4和肿瘤抑制基因p16的C-T转换的1/3已知会发生在CpG位点上。突变的增加也可能来自于饮食中甲基供体的不足。已证明叶酸补充剂能减少溃疡性结肠炎患者发生结肠癌的风险和和预防结肠癌细胞p53突变。参与叶酸代谢的酶遗传多态性影响表观遗传标志，改变SAM水平，并能调节结肠癌的风险。也已提出DNA氧化性损伤在癌症的发生、心血管疾病和衰老中所起的作用。8-羟基鸟嘌呤(8oxoG)改变了CpG二核苷酸相邻的C的甲基转移酶活性，可能改变DNA甲基化。在CpG内C5-位的损伤影响DNA甲基化。在体外，5meC和5-氯C因启动子甲基化引起次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶(Hgprt)基因的沉默。此外，CpG内的8oxoG和HmC或显著减少结合于DNA的MeCP2，并直接导致染色质结构改变。光二聚物，烷基化碱基，脱碱基位点，以及链断裂也会诱导DNA的甲基化变化。对性细胞的致突变性将于下文讨论。体外哺乳动物细胞基因突变试验能够筛选表观遗传学介导的危害。例如，在不同啮齿类细胞系经5-氮胞苷处理TK基因可恢复活性。此外，DNA合成抑制剂3-叠氮基-3-脱氧胸苷(AZT)可引起TK位点超甲基化。应进一步开发筛选试验以确定表观遗传学中介的遗传毒性。
2.3发育与生殖的表观遗传毒理学完全分化的体细胞，在正常情况下，将有相对稳定的表观基因组传递到子代细胞。但在哺乳动物的发育过程中，早期胚胎发育过程(着床前)，以及在子宫内原始生殖细胞的发育过程中，有两个表观遗传学的重编程阶段，重新设置DNA的甲基化模式。这两个发育的表观遗传重编程事件有可能是破坏表观遗传编程的敏感窗口。发育和生殖毒理学家特别感兴趣的是毒物暴露是否可以直接改变发育的表观基因组，有害的表型是否可跨代遗传，及因此存在的潜在危害。表观遗传编程紊乱可能有助于对表型的跨代遗传。使用Avy小鼠(黄色刺小鼠)模型，饮食暴露双酚A，使Avy和CabpIAP亚稳外延等位基因低甲基化。甲基供体膳食补充剂或染料木素可抵消此低甲基化效应。这些结果与造成表观遗传影响的其他内分泌干扰物报告一致。在环境相关水平低浓度的双酚A(1.2和2.4μg/kg体重)对大鼠可诱导跨代遗传表型异常。暴露于双酚A围生期雄性后代的计数和活力降低，并在F3代持续这些表型。甲氧滴滴涕和乙烯菌核利在子宫中暴露也会导致跨代生殖遗传表型异常。虽然甲氧氯和乙烯菌核利在高于人类接触的剂量观察到病理学改变，但此研究提供了一个模型来研究表观遗传跨代的机制。已证明，乙烯菌核利暴露后破坏了多达3代的小鼠一些印迹基因甲基化模式，这表明跨代遗传异常的表型也有表观遗传的基础。
2.4免疫毒理学已发现，表观遗传调控多能幼稚辅T细胞(Th)分化的启动和其效应亚群的成熟。启动后不久，幼稚T细胞同时转录低水平的Th1(CD4)和Th2(CD8)细胞因子，包括IL-2。在选择性转录成为Ifng(Th1细胞因子标记)或Th2细胞因子基因(IL-4和IL-5，IL-13)之前需要几次复制。在体外用5-aza诱导T细胞，导致由早先不产生这些细胞因子的T细胞系产生IL-2和IFN-g。在用组蛋白去乙酰酶抑制剂处理的CD4T细胞研究证实干扰素IFN-G和Th2型细胞因子的表达增强。上述研究结果表明，表观遗传机制是Th细胞分化和功能的关键因素。尽管与小鼠相比，人类IFNG基因缺乏脱甲基化，分化的人类Th细胞CpG甲基化分析显示出与小鼠类似的结果。将化学物诱导的小鼠T细胞分化的表观遗传学改变数据外推到人应要谨慎。
2.5其他终点从鼠类模型或单一基因的表观遗传学的某些成果已被外推于人类疾病原因。表观遗传学基础的表型被认为是人类疾病的起源有待进一步的研究，特别是确定表观遗传的正常变异和评价表观遗传影响需要适当的实验设计和对照。已经提出，内分泌干扰物的表观遗传毒性可能导致暴露人群的许多发育，代谢和行为障碍。对其他靶器官或终点的表观遗传毒性还有待研究。
2.6检测流程和模型Szyf2007年对检测表观遗传毒性提出的研究思路为:①在生命一个时间点的环境暴露可能会改变表观遗传编程，导致稳定改变表型和反应性，②毒物暴露可能导致表观遗传重编程，导致生命后期表型的变异。Reamon-Buettner和Borlak提出使用动物模型(如鼠类)环境暴露后分析表观遗传机制的研究方案，见图1。已推荐了检测表观遗传毒性的动物模型，特别是Avy小鼠和Axin1融合(Axin1Fu)小鼠能用于研究表观遗传学和发育畸形之间的联系，因为在特定的DNA甲基化模式的改变可以与小鼠遗传疾病广泛链接。
3ILSI的“评估表观遗传变化”研讨会
2009年10月ILSI的健康与环境科学研究所(IL-SI/HESI)主办“评估表观遗传变化”研讨会，评估和提高表观遗传学方面的科学知识基础及其在疾病中的作用，包括跨代的表观遗传变化的影响，还讨论了将表观遗传纳入安全性评价的几个问题。
3.1可能用于评价化学物产生表观遗传毒性的模型系统大鼠和/或兔可能是评价外源化学物产生表观遗传变化影响F1和/或F2和F3代的适当的模型。小鼠可能是更易于处理的模型，因为小鼠基因组有更多的数据，并已有用于检测表观遗传变化的工具。已建议Avy小鼠模型作为潜在的筛查工具，其毛色受亚稳Avy等位基因IAP隐蔽启动子附近CpGs甲基化状态的影响。然而，Avy小鼠模型用于筛选可能过于敏感。其他可能的模型包括斑马鱼和秀丽隐杆线虫，以及蜜蜂和果蝇。体外模型是使用哺乳动物细胞或利用干细胞。干细胞包括其他物种不存在的印迹基因。印迹基因有可能作为确定表观遗传改变的感应器。以上讨论的模型有可能用于潜在危害识别，并提供机制基础。然而，将很难直接解释这些数据对整体动物和人类的意义。在表观遗传模型转化为管理决策测试之前，需要进行大量的基础工作和验证研究。
3.2可能评价的终点/靶对于表观遗传变化的指标，应确定适应反应还是有害反应。确定表观遗传修饰与可能提示特定有害影响的疾病相关基因表达改变之间的因果关系或强的关联需要表型锚定。在发现受影响的表观遗传效应的基因与某种疾病相关的基础上，应建立由表观遗传机制调控的基因数据库。表观遗传效应很可能有物种，组织，暴露和时间特异性。目前，在研究中实验对照组是化合物反应表观遗传变化的最适当的参照，建立表观遗传印迹的参考对照范围可能是有意义的，因为这些区域甲基化模式可能更趋于稳定和遗传。
3.3可能应用的技术关于DNA甲基化和miRNA，以阵列为基础的平台，针对人类和小鼠样品已优化。针对大鼠可用的工具有限，但可用根据大鼠基因组序列基于阵列的高通量方法。虽然硫酸氢盐为基础的测序评价DNA甲基化方法可用于所有物种，但需要发展高通量测序方法。区分异常信号和背景信号并不容易，最大的挑战将是数据分析和解释，应发展信息学。
3.4管理机构的观点为了将表观遗传毒性纳入风险评定，有很多的考虑。必须明确的问题，理解环境、营养和/或药物暴露对个人，群体及跨代水平的公共健康的潜在长期影响，界定希望解决的问题，确定模型系统。这就需要努力使与有害结局和基线改变相联系的研究设计、方法和模型标准化。以适当的参考化合物、途径和剂量验证该模型。模型试验检测的任何变化必须以合理的方式链接到表型或临床结局。对于法规测试，方法必须标准化，具有重复性和重现性。为了将表观遗传数据有效地纳入人类风险评定，最好与管理机构共同努力，确定一个正常基线范围，并与有害结局关联，界定公共卫生关注的适当水平。管理机构将需要开发分析工具，以对公共健康方面的数据进行解释，并将此类数据应用于风险评定模式和慢性健康结局。
4小结
【关键词】 帕金森病;家系;基因;限制性片段长度
近年来的研究表明帕金森病(pd)的发病具有遗传学基础，随着家族性pd致病基因的相继定位与克隆，分子遗传学在pd发病机制中的作用越来越受到关注。家族性pd虽少见，却为研究pd的遗传因素提供了极好的机会和条件，为探索pd的发病原因及新的治疗方法提供思路。park1(α?synuclein)是首先被发现的与遗传性pd有关的基因，已有两个点突变g88c和g209a被确认。目前关于park1基因突变在我国大的pd家系中的研究报道较少，尤其是在北方的家系研究中未见，本文对搜集到的一个北方pd常染色体显性遗传大家系进行研究，筛查是否存在park1的g88c及g209a错义突变。
1 资料与方法
1.1 家系资料 该家系祖籍为吉林省白山市，汉族，可追溯4代25人，其中9例发病(3人已去世)，4人可疑，呈常染色体显性遗传模式。见图1。pd临床诊断依据2006年中华医学会神经病学分会运动障碍及帕金森病学组制定的pd诊断标准。该家系发病成员起病年龄为20～40岁，具有典型pd症状，均以震颤及强直起病，伴有不同程度的pd非运动症状，无明显智能减退，口服左旋多巴治疗有效，症状逐年加重。先证者女性，1951年出生，于1997年于吉林大学第二医院神经内科确诊为pd。查体(服息宁控释片50/200半片后1 h)：血压110/70 mmhg，面部表情僵硬，双腕部张力呈齿轮样增高，双上肢肌张力轻度铅管样增高，双下肢肌力铅管样增高，以右侧肢体为重。走路协同动作减少，前驱前倾体姿。病理反射阴性。常规生化检查未见异常，头部mri未见异常。共搜集6名已发病患者的临床及血液样本资料，并搜集家系成员12例血液样本。
图1 帕金森病一家系图谱
1.2 方法
1.2.1 dna提取 所有家系成员均取肘静脉血8 ml枸橼酸钠抗凝，采用takara全血基因组dna提取试剂盒提取白细胞基因组dna。
1.2.2 聚合酶链反应(pcr) park1 3、4号外显子pcr引物序列均参照polymeropoulous文章〔1，2〕。见表1。引物均由上海sagon公司合成，反应体系含：50 ng/μl gdna 2.0 μl，100 μmol/l dntp 2.0 μl，50 ng/μl引物各1.0 μl，10×pcr缓冲液(含mgcl2)5 μl，taq酶0.2 μl，加ddh2o至50 μl，10×pcr缓冲液和taq酶均由takara公司生产。pcr反应条件：94℃ 5 min;94℃ 30 s，外显子3 49℃(外显子4 55℃) 30 s，72℃ 40 s，共30个循环;72℃ 延伸6 min。以1%琼脂糖凝胶电泳，溴化乙锭(eb)染色，在紫外灯下观察结果，并用takara pcr产物纯化试剂盒对产物进行纯化，利于酶切反应。表1 扩增park1 3、4号外显子片段所用引物序列
1.2.3 限制性片段长度多态性分析(pcr?rflp) pcr纯化产物各取20 μl，分别用限制性内切酶mvai(外显子3)及nmuci(外显子4)在37℃恒温下酶切4 h(两种限制性内切酶产地为mbi)，产物以1%琼脂糖凝胶电泳，eb染色，凝胶成像系统下观察结果并摄像。若存在g88c突变，外显子3产物可被mvai酶切为136和56 bp两个片段;若存在g209a突变，外显子4产物可被nmuci酶切为128和88 bp两个片段。
2 结 果
18名家系成员(包括已发病的成员)的dna模版，经pcr
扩增后均获得了192 bp及216 bp的产物，所有产物分别经过mvai(外显子3)及nmuci(外显子4)酶切后均未获得切开片段。见图2。
3 讨 论
迄今为止，pd的药物治疗还只是对症治疗，并不能延缓疾病的进展，研究家族性pd患者基因突变很有可能为从分子水平阐明pd发病的潜在机制起作用，同时也能从预防和延缓疾病进展方面，为探索pd新的治疗方法提供思路。对pd家系的致病相关基因进行研究将有助于pd的临床诊断、遗传咨询，并可能对该病的治疗和预防有重要意义，并有可能发现新的基因突变类型或新的致病基因，故研究家族性pd的致病基因有重要的意义。pd的遗传学病因一直是神经病学研究的热点话题。近年来，关于基因方面的研究进展很快，已经发现13个染色点以孟德尔遗传方式与pd连锁，其中呈常染色体显性遗传的有8个，常染色体隐性遗传的4个，有一个尚未完全明确遗传方式〔3〕。常染色体显性遗传性pd的临床特点概括来说包括起病年龄早(平均年龄在50岁以下)，痴呆发生率高，病程短，对多巴胺治疗反应良好。病理学改变为lewy体pd。
1996年polymeropoulos等〔1〕对一个意大利呈常染色体显性遗传(ad)的pd家系进行基因组扫描和连锁分析后，将致病基因定位于4q21?23，并于1997年克隆了该致病基因α?synuclein基因，确定其致病原因为park1基因在第4号外显子上的1个错义点突变g209a所致，使其编码的53位氨基酸由丙氨酸(ala)置换为苏氨酸(thr)。1998年在一德国常染色体显性遗传pd家系中发现了该基因的另一个点突变位点，位于3号外显子的g88c突变，导致第30位的丙氨酸(ala)被脯氨酸(pro)置换〔4〕。自该基因被定位，之后许多科学家在家族性pd中筛查这两个突变位点，只是在部分希腊家系中获得阳性结果，其他地域的研究绝大多数为阴性结果。目前家系研究显示，该基因可能仅构成少量以发病年龄早、外显率高、常染色体显性遗传为特征的家族性pd的致病基因。该基因的突变是罕见的，在pd患者中占不到1%〔5〕。本研究中该常染色体显性遗传大家系中也未见此突变。
下一步将在该家系中继续进行其他常见基因突变位点的筛选，并继续进行本地pd家系的收集，为进行遗传连锁分析打下基础。通过研究目前已发现的家族性pd家系的致病基因，也为今后更多的家族性pd的研究提供新思路。
【参考文献】
1 polymeropoulos mh,higgins jj,golbe li,et al.mapping of a gene for parkinson′s disease to chromosome 4q21?q23〔j〕.science,1996;274(5290)：1197?8.
2 polymeropoulos mh,christian l,elisabeth l,et al.mutation in the α?synuclein gene identified in families with parkinson′s disease〔j〕.science,1997;276(5321):2045?7.
北师大版普通高中课程标准试验教科书生物《必修2》第5章第1节。
2 教材分析
2.1 教材分析
基因突变是高中生物学课程内容标准是北师大版必修2“遗传与进化”模块第5章“遗传信息的改变”第1节内容。本节内容介绍了变异的类型、基因突变的概念、特点、意义、基因突变发生的原因及人工诱变在育种上的应用。教材镰刀型细胞贫血症为实例实例引出基因突变现象，既便于学生理解，又从不同的角度分析了基因突变的概念、原因及基因突变的特点。
重点：基因突变的概念、产生原因、结果和基因突变的特点。
难点：归纳总结基因突变的概念和原因；基因突变与性状的关系；变异的不定向性与总是突变为原基因的等位基因的关系。
前后知识的联系：与前面DNA的结构和碱基对的排列顺序代表了遗传信息，基因的概念和表达相联系。与生物进化和育种联系。
2.2 学情分析
学生通过有丝分裂、减数分裂、遗传的物质基础、基因的表达和遗传的基本规律的学习，对生物的遗传有了较深入的理解，对于生物的变异现象在生活中也有一定了解，但是对为什么会发生变化？怎样变化？发生的变化对生物会产生什么影响？，还不知道。因此，根据班级学生的实际情况，在教学过程中需要联系生活经验，前面已有知识基础，适时启发，及时设疑，经分析、归纳总结，力争让学生自己得出结论并理解。
3 设计思想
教学活动围绕着对基因突变的实例展开，理解基因突变的内涵，把握基因突变的外延、特点以及与生物变异和进化的关系；强化核心概念的教学，注重知识与生活、实践应用的联系。
4 教学目标设计
知识目标
4.1 概述基因突变的概念、产生原因和结果；
4.2 举例说明基因突变可以自发产生，也可以诱发产生；
4.3 举例说明基因突变有普遍性、随机性、不定向性、自然突变频率低和多害少利等特点。
能力目标
4.3.1 自我收集资料并探究和讨论，实现自主学习和合作学习的能力。
4.3.2 收集有关人工诱变育种、太空育种等事例，进一步理解基因突变的特点，了解人工诱变在育种上的应用。
情感态度与价值观目标
（1）探讨生物遗传病的发生是诱发基因突变的结果，预防遗传病的发生。
（2）收集我国有关人工诱变的事例，培养学生的探究、创新精神和爱国情怀。
5 学法指导
从实例分析入手，按照认知的规律从现象到概念，从宏观到微观来归纳总结出基因突变的概念和特点；利用绘图、前后联系以及跨学科类比等方法引导学生不断地探究、思考、分析和讨论，帮助学生理解基因突变概念、结果以及与性状的关系。最后通过概念图的形式将所学内容进行整合。
6 教学过程
导入：
设疑：自然界生物多种多样，子代性状与亲代相似的叫遗传，同时又有子代性状与亲代不同的。这种现象在遗传学上称为什么呢？
（学生思考）――变异
提问：在生活中既有父母单眼皮而生了个是双眼皮的女儿，也有武汉一爱美的女性通过手术整形将自己变成了美女，这是否变异？这种性状的改变能否传递给后代呢？
（学生思考）――是，前者能，后者不能
（教师展示图片，联系前面生物表现型与基因型、环境的关系）学生活动：学生观察图片并分析讨论。
教师总结并板书：变异分为不可遗传的变异（仅由环境因素引起的性状改变）和可遗传的变异，包括基因突变、基因重组和染色体变异。
这节课我们来探讨学习可遗传变异中的基因突变。
板书：第5章 遗传信息的改变
第1节 基因突变
教师介绍镰刀型细胞贫血症的发现过程，联系到细胞呼吸探讨贫血的原因，再展示正常红细胞与镰刀型细胞贫血症患者的红细胞图片，证实镰刀型红细胞携带氧气的能力不足，联系血红蛋白的作用进一步推测血红蛋白结构可能不同。
1956年，英格拉姆等人分析，发现正常的血红蛋白和镰刀型细胞的血红蛋白有一个肽段的位置不同。幻灯展示正常和异常血红蛋白分子的部分氨基酸顺序。
正常……缬氨酸―组氨酸―亮氨酸―苏氨酸―脯氨酸―谷氨酸―谷氨酸―赖氨酸―
异常……缬氨酸―组氨酸―亮氨酸―苏氨酸―脯氨酸―缬氨酸―谷氨酸―赖氨酸―
设疑：
1、哪个氨基酸发生了改变？氨基酸的种类和排列顺序由什么来决定？
2、密码子的碱基排列顺序又由什么决定？
3、镰刀型细胞贫血症的直接原因是？根本原因是？
教师总结：镰刀型细胞贫血症直接原因是血红蛋白的一个氨基酸发生了替换，根本原因是基因中一个碱基对的替换导致基因结构的改变。
设疑： 联系DNA的结构思考除了碱基对的替换外，还有哪些变化会引起基因结构的改变？基因结构改变一定会导致性状改变吗？
（学生思考讨论并回答）――碱基对的增添或缺失
类比理解：遗传物质DNA一样不同的碱基（A G C T）排列顺序代表不同的信息。与英文句子由一个个字母组成，如有这样一个英文句子“The cat sat on the mat”。随机叫一小组的同学抄下来，每位同学可随意的替换或增添或减少字母，最后让学生看变后的意思是否改变，又是否一样，体会基因突变的方式和根本原因。
练习：就下面已经给出正常的DNA分子的碱基序列，分析当碱基分别发生如下变化时，翻译成的氨基酸序列将如何变化？ （1）第1个位点上的碱基A被碱基G或碱基C所替代；（2）第5个位点上的T发生了缺失；第5、6两个碱基发生缺失；第4、5、6三个碱基都发生缺失；（3）第5个位点和第6个位点之间插入一个碱基A；插入两个碱基A、C；插入三个碱基A、C、G。
问题：从中你能得出哪些结论？
（1）DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，都能引起基因结构的改变。
（2）碱基对的替换不一定会引起氨基酸排列顺序的改变。
（3）缺失或增加1个碱基或2个碱基比缺失3个碱基的影响大。
1、概念
由于DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变都会引起基因结构改变。因此，基因突变的实质就是基因结构的改变。
引入下一知识内容：DNA的结构具有稳定性，复制会解旋为单链，那么什么时候容易发生基因突变呢？
2、时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂间期
癌症就是原癌基因与抑癌基因的发生突变逐渐的结果，在生活中有什么因素容易引发发生基因突变呢？
物理因素：在强日光照射下容易得皮肤癌；在医院放射室工作的医生容易得癌症等；
化学因素：咸菜等腌制食品必须检测亚硝酸盐的含量，亚硝酸盐含量过多可能会致癌等）
教师总结诱发基因突变的因素：
3、引起基因突变的因素
1、外因：
（1）物理因素：紫外线、X射线、中子流、激光等；
（2）化学因素：亚硝酸盐、碱基类似物等；
（3）生物因素：某些病毒、细菌的代谢产物等。
2、内因： DNA复制过程中出错。
4、基因突变的结果：
（1）产生新基因，是变异的根本来源。
（2）总是突变为原基因的等位基因（在染色体上的位置和控制对象没变）。
（3）基因突变生物性状不一定改变（密码子的简并性）。
5、基因突变的特点：
自然界中，肝炎病毒会突变；动物、植物、真核、原核等都能突变。说明基因突变在生物界中是广泛存在的。
（1）：普遍性
资料：几种生物不同基因的自然突变率
生物名称 突变类型 突变频率 单 位
大肠杆菌 组氨酸缺陷型 2×10 ―6 每个配子的突变频率
玉米 皱缩种子 1×10 ―6 每个配子的突变频率
果蝇 白眼 4×10 ― 5 每个配子的突变频率
学生分析：各种生物的突变频率的数量级别在10―5到10―6，说明突变频率极低。
（2）基因突变的低频性――DNA具有稳定性
展示4个幻灯片，引导探究：残翅果蝇、短腿安康羊、玉米白化苗、图片。
（3）：基因突变的随机性
基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在细胞内不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。
（4）：基因突变的不定向性和可逆性。
以基因A为例，它不但可以突变成为a1，而且还可能突变为a2、a3等一系列的等位基因。如：控制果蝇野生型红眼的基因（w+）可以突变成白眼（w），也可以突变成杏色眼（wa）、浅黄色眼（wb）、樱红色眼（wc）。
（5）基因突变多害少利性――可能破坏与环境协调
引导学生思考分析：生物发生的基因突变一般是利少害多不是绝对的，取决于环境。
教师说明：一个物种在漫长的进化历程中，由许多个体构成物种，生物发生的基因突变是不少的，其中也有不少的有利变异，所以可以促进生物的进化是很有意义的。
6、基因突变的意义和应用
基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。
应用一：在培育农作物新品种方面的应用。
举例：我国培育的太空椒、“黑农五号”大豆等。
学生思考：（1）为什么选择萌发的种子或幼苗（分裂旺盛）
（2）太空遨游后的种子是否都发生了突变？是否都变得更好了？是否按人们希望的方向在变？已变好的又是否会变回去呢？
归纳总结：应用二：在为生物育种方面的应用。
（播放青霉素高产菌株的培育过程与现代医药工业发展的资料及图片，并对学生进行爱科学的思想教育）
基因多态性是指基因的某些位点可以发生中性改变，使DNA的一级结构各不相同，但并不影响基因的表达，形成多态。基因的多态性可以看作是在分子水平上的个体区别的遗传标志，有很多表现的方式：最常见的是单核苷酸多态性（SNP），还有短片段重复序列、插入和缺失多态性等。与稀有和高外显率的致病性突变不同，SNP广泛存在于人群中，是广义上基因点突变，其发生率在1%以上。易感基因的特点是基因变异本身，并不直接导致疾病的发生，而只造成集体患病的潜在危险性增加，一旦外界有因素介入，即可导致疾病发生。多基因病属高发疾病，严重影响着人类的健康。常见的多基因病及其诱发基因：
其一，精神分裂症。精神分裂症是一种严重的精神疾病，全世界约有1%的人患有这种疾病。表现为患者认知能力的障碍和大脑异常。目前认为，精神分裂症是一种多基因遗传病。研究表明，GULP1基因的两个单核苷酸多肽位点都显著的与精神分裂症有关。
其二，心血管疾病。冠状动脉硬化性心脏病（简称冠心病）是由遗传和环境因素共同所致的复杂疾病，许多研究表明血管紧张素转换酶（ACE）基因、血管紧张素原（AGT）基因及内皮型一氧化氮合酶（eNOS）基因多态性与基因型表达的冠心病相关。急性心肌梗死（AMI）也被证明是与环境相关的多基因病，其家族史被认为是一个独立的危险因素。随着近年来对基因组学和分子生物学的发展，确定了一系列的AMI易感基因及相关单核苷酸多肽（SNP）位点。
其三，唇腭裂。唇腭裂是一种常见的先天畸形，发生率为0.1豫耀0.2豫。在不同人群中有15%耀20%的家族史，因此遗传因素被认为在唇腭裂的病因学中占重要地位。不同的人特定区域如1q，2p，4p，6p，14q，17q，19q均发现与唇腭裂的发病相关的基因位点。在我国，非综合征型唇腭裂发病率较高。非综合征型唇裂伴或不伴腭裂指不伴发其它系统畸形的不属于任何综合征的唇裂、唇裂合并腭裂的总称，这是一种常见的颌面部先天畸形。已确定的非综合征型唇腭裂易感基因包括：定位于1p36.3，编码5，10原亚甲基四氢叶酸还原酶基因MTH-FR；定位于2p13，编码多肽类生长因子的基因TG原F琢；定位于1q32原1q41，编码蛋白质与DNA结合域的干扰素调节因子IRF6；定位于4p16的同源异型盒基因MSX1；定位于11q23的脊髓灰质炎受体相关基因PVRL1等。
其四，瘢痕疙瘩家系。瘢痕疙瘩是人类特有的一种创伤后病理性瘢痕愈合现象，其发病的主要因素，其遗传模式为常染色体显性遗传伴外显不完全，且瘢痕疙瘩的发病存在显著的种族差异。对日本家系和非洲裔美国人家系的易感基因定位研究，确定其易感基因位点分别与染色体2q23和7p11存在连锁关系。
其五，新生儿聋病。耳聋是环境和遗传因素引起的常见疾病，新生儿严重听力受损的发生率约为0.1豫，其中约60豫的耳聋患者是遗传性的。听力损失相关基因具有明显的异质性，在不同种族人群中，极重度非综合征型听力损失患者，单纯由GJB2基因突变导致的听力损失高达30%耀50%。线粒体12SrRNA1555G，1494T？以及SLC26A4基因的突变患者在出生之时未必表现出听力损失，而是在接触药物和头部震荡外伤后出现听力损失。可以通过家系分析，给予家系中高位人群预警，也能避免聋病患者的出现。也可以通过婚前遗传学咨询的产前咨询、检测，避免耳聋基因的继续下传。
其六，域型糖尿病。20世纪90年代，采用定位克隆策略发现了一些符合孟德尔遗传模式的糖尿病。但II型糖尿病与之有所不同，属于复杂的多基因遗传病，基因突变、环境因素、个体易感性这三者共同作用最终导致了疾病的发生，其中单个基因的突变只对疾病的发生起最小的作用。近年来，全基因组关联研究和数以万计的病例对照研究发现了许多对糖尿病的发生起作用的基因，如肝细胞核因子1茁（TCF2）、WFS1（Wolfram）、锌转运子（SLC30A8）、干细胞表达同源盒（HHEX）、周期素依赖性蛋白激酶抑制因子2A/2B（CDKN2A/2B）、胰岛素样生长因子2mRNA结合蛋白2（IGF2BP2）。其中，TCF7L2是目前发现的在欧洲人群中作用最强的基因。一种参与葡萄糖代谢的酶基因（G6PC2），存在与中国人群空腹血糖相关的新的变异位点。这一缺陷变异基因可使个体患域型糖尿病的风险增加19%。IB（HNF1B）基因的一个变异位点，可使个体患域型糖尿病的风险增加16%。
1牙齿的遗传性疾病
1.1釉质结构异常（Enamelstructuralabnormality）常染色体显性牙釉质发育不全是常见型，与定位于4q21的相关enamelin基因突变有关［1］；常染色体隐性釉质发育不全，其与位点于19q13.4的Kallikrein4基因突变有关［2］；此基因产物可在牙发育成熟期降解釉蛋白酶，导致釉质矿化异常；x-连锁性釉质发育不全，其相关基因位于Xp22.3的amelogenin基因突变［3］。临床表现：釉质发育不全表现为釉质发育早期釉质厚度减少，牙冠黄色或褐色光滑，锥形牙冠；釉质成熟不全表现为釉质呈毛玻璃样白垩状，硬度低于正常釉质，主要发生于第三磨牙或第一磨牙，X线影像可见牙呈长方体和短根，髓室在根-颌方向长，颈部收缩，因此种牙根像有蹄动物，故称牛牙样牙（taurodontism）［4］。遗传性釉质钙化不全，表现为釉质软，易碎，探针探之可划成沟，牙呈暗褐色。釉质发育不全晚期，此期具有钙化不全，表现为釉基质形成的量正常，但质软透明，釉质较快成片脱落，易着色，上颌切牙发展成台阶状形状。有时釉质发育不全和成熟、钙化不全同时存在。
1.2遗传性牙本质发育不全（dentinogenesisimperfectatypeⅡ，DGIⅡ）又称乳光牙本质Ⅱ型，是一种常染色体显性遗传病，其基因定位于人类染色体4q21，目前认为与牙本质唾液酸焦磷酸蛋白基因（Dentinsialophosphoprotein，DSPP）突变有关，但存在遗传异质性［5］。临床表现：在一家族中连续几代出现，可累及乳牙、恒牙，牙呈乳光色或兰灰色，釉质正常，但由于釉牙本质连合处结合薄弱，故易磨损和分离而破裂，暴露黄色牙本质，冠呈球形；因之较正常牙短小。X线影像可见根短而呈圆锥形，早期髓室宽大而成壳状牙（Shellteeth）,到晚期则髓室变窄或完全阻塞，常伴有釉质发育和钙化不全，牙冠可见透明区，牙呈影样牙（ghostteeth）［4］。
1.3先天性缺牙（Congenitalabsence）
1.3.1非综合征型先天牙缺失多数牙缺失是常染色体显性遗传病，是与定位在14q12-13上Pax9(pairedbox9)基因突变有关；少数牙缺失［6］是常染色体显性遗传，定位于4p16.4上的homeobox基因(Msx1)的突变［7］；中国学者命名了一种“何-赵缺陷症”是先天恒牙缺失病，其基因定位于10q11.2，是一种家族遗传性遗传病［8］。临床表现：缺牙是以上颌第二双尖牙缺占多数，再次是上颌侧切牙。
1.3.2综合征型先天牙缺失
1.3.2.1少汗型外胚叶发育不全综合病（hypohidroticectodermaldysplasia，HED）分常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传、X染色体隐性遗传3种，以X染色体隐性遗传常见。与定位在Xq12-13.1的基因EDA有关［9］。临床表现：无汗腺和皮脂腺，缺毛，少泪，皮肤干燥，体温升高，鼻梁塌陷，前额突出，乳牙或恒牙部分缺失。
1.3.2.2先天性中胚叶发育不全（Congenitaldysplasia）Rieger’ssyndrome（雷氏综合征）为常染色体显性遗传，由同源异型盒转录因子Pitz2基因突变引起，其基因定位于4q25-26［10］。临床表现：面部宽、下颌前突，上颌发育不良，前牙缺失或部分无牙畸形。
2牙龈及牙周组织的遗传病
2.1遗传性牙龈纤维瘤病（Hereditarygingivalfibromatosis，HGF）为常染色体显性遗传，其相关基因位点有二。位于2p21-22的SonofSevenless-1基因(sos1)、位于5q13-22的编码钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶基因突变有关［11］。临床表现：龈呈弥散性增生、肥大，呈结节状，色正常，有时可覆盖牙冠或达到牙合面。
2.2侵袭性牙周炎(agressiveperiodontitis，AgP)根据1999年国际最新分类法将早发性牙周炎（包括青春前期牙周炎、青少年牙周炎、快速进展期牙周炎）归类于侵袭性牙周炎［12］。根据遗传学和家系分析显示，遗传因素影响牙周炎的发生，Marazita等［13］对149个核心家庭（631个人）进行分析，结果发现早发牙周炎的黑人和非黑人种中具有常染色体显性遗传特征。Long等［14］提出为常染色体隐性遗传及Fretwell等［15］对青少年牙周炎分析为X染色体隐性遗传。最近维生素D受体基因（VDR）多肽性与早发性牙周炎的关系已证实，具有t等位基因的个体易患早发性牙周炎［12］。牙周炎发病与遗传因素有关外，环境因素也起一定的作用，是一类多基因的遗传易感性疾病。临床表现：牙龈炎症、有牙周袋形成，附着丧失，牙槽骨吸收、牙松动，丧失咀嚼功能。青年女性多见，牙周组织破坏程度与局部刺激物的量不成比例，好发部位为第一恒磨牙或切牙，对称性破坏，进展快，有家族聚集性。
3牙齿和皮肤或骨组织的遗传病
3.1掌跖角化牙周病综合征(hyperkeratosisofpalmsandsoles-prematureperiodontaldestructionofteethsyndrome)又称Papillon-Lefèvre综合征（PLS），本病为常染色体隐性遗传，掌跖角化与角质素基因突变有关。有人称为类牙周炎变性病。临床表现：手掌和足跖部皮肤过度角化，多为弥漫型，早年牙周病（4岁前即可发生），异位钙化（颅内），伴有外胚叶发育不全。
3.2家族性巨颌症（Cherubism）又称家族性骨纤维异常症，常染色体显性遗传，致病基因定位于4P16.3，基因编码SH3结合蛋白SH3BP2［16］，通过SH3结构域与C-Abl结合时发生突变。临床表现：颌骨对称性、无痛性膨胀畸形，主要是下颌，有家族史，X线影像示为多房性。
3.3颅锁骨发育不全（cleidocranialdysostosisCCD）是常染色体显性遗传，致病基因定位于6P21的runt相关转录因子2基因（Runx2）所编码的转录因子Al（CBFAI）发生突变［17］。临床表现：骨和牙均有畸形，锁骨缺失，颅骨横径发育过大，鼻根宽、鼻梁低平，因长骨发育不全，故身材短小，上颌骨发育不良而有腭弓高拱，下颌前突，双肩有不同程度的并拢。4口腔黏膜和其他组织共同发生的遗传病
4.1多发性神经纤维瘤病（MaltipleNeuofibromatosis）为染色体显性遗传，美国Collins报告神经纤维瘤基因NF1定位于17q11.2，NF1有高突变率，其编码的蛋白产物为神经纤维瘤素（neurofibromin）［18］，参与细胞的生长和分化调节［19］。临床表现:皮肤出现牛奶咖啡色素斑，口唇、皮肤可见大小不等的半球状，软结节性神经纤维瘤，有时可以从皮肤处悬垂，表面光滑而软，压迫时有的皮肤疝气退回感，此病多位于神经干沿线。
4.2普茨综合征（Peutz-Jegher’sSyndrome）又称黏膜皮肤色素沉着和胃肠息肉症，本病属常染色体显性遗传，色素和息肉可能有单一基因引起［20］。临床表现：唇、口周、口黏膜黑色素沉着，肠息肉可分布于全肠道，可见于婴儿及30岁者，有复发性腹痛，特点是早饭后10～15min有间歇痛，有直肠出血，唇部色素沉着，口周雀斑可作为诊断此综合征的提示。
4.3无过氧化酶血症（Acatalasemia）又称Takahera病［21］，常染色体隐性遗传，过氧化酶基因定位于11p13，至今已发现5种变异型。Takahera（1946）发现11岁女孩做鼻腔及上颌窦肿瘤切除术，在术区用双氧水冲洗时，流出的血液立即变黑褐色，此过程重复，仍有同样结果，以后更进一步对其家族的6个孩子中的4个进行研究，结果是因为没有触酶之故，牙龈及牙槽骨出现疼痛性溃疡，牙槽骨坏死，口腔疾患类似走马疳，或急性坏死性龈炎症状。
4.4白色海绵痣（Whitespongenevus）又称Carnon综合征，为家族性常染色体显性遗传，在K4和K13基因发生突变［22］。临床表现：口腔黏膜有特殊白色乳光海绵斑，多发于颅、唇、舌等处，其他黏膜亦可发生。
【参考文献】
1SeedorfH,SpringerIN,Grundne-CulemannE,etal.DentRes，2004，83(8):608-612.
2HartPS,HartTC,MichalecMD,etal.JMedGenet，2004，41(7):545-549.
3KimJW,SimmerJP,huXY，etal.Amelogen:nPMITandpw4smutationsunderlyinghypoplasticx-linkedamelogenesisimperfecta.JDentRes，2004，83(5):378-383.
4BhaskerSN.SynopsisofOralPathology6thMosbyCo，1981，98-109.
5拜红霞，崔英霞.遗传性牙本质发育不全2型的基因研究综述.中国优生与遗传杂志，2006，1：115-116.
6KleinML，NieminenP,LammiL,etal.JDentRes,2005,84(1):43-47.
7VieiraAR,MeiraR,ModestoA,etal.JDentRes,2004,83(9):723-727.
8LiuW,WangH,ZnaoW,etal.JDentRes,2001,80:1716-1720.
9KerJ,SrivastavaAK.NatureGenet,1996,13:409.
10表林天.国外医学·口腔学分册，2004，31:1-18.
11HartTC,ZhangY,GorryMC,etal.JHumGenet，2002，70(4):943-954.
12曹采方.牙周病学，第2版.北京：人民卫生出版社，2003，24.
13MarazitaM,BurmeisterJA,GunsolleyJC,etal.JPeriodontol，1994，65(6)：623-630.
14LongJC，NanceWE，WaringP，etal.GenetEpidemiology，1987，4:13-24.
15FretwellLD,LeinbachTE,WileyDO,JAmDentASS，1982，104(6):1022-1025.
16UlekiY,TizianiV,SantannaC,etal.NatGenet，2001，28(2):125-126.
17BergwitzC,ProchnauA,MayrB,etal.InheritMetabDis，2001，24(6):648-656.
18ArsE,KruyerH,MorellM,etal.JMedGenet，2003，40(6):82.
19李璞.人类基因组制图1993年国际研讨会概况.医学生物学通报，1994，4（1）：1.
20ShklarG,MccarthyPL.TheOralManifestationsofSystemicDisease.LondonButterworths，1976，198.
21FitzpatrickTB，EisenAZ，WolffK，etal.NewYarkMogrow-hillbookCo，1979，829-872.
在watson和crick发现dna双螺旋结构后的50多年里，基因工程药物在治疗人类疾病中逐渐占据一席之地，人类基因组计划的完成为基因治疗开辟了更广阔的空间。近年来随着遗传学的新兴学科——表观遗传学在人类疾病治疗方面获得了越来越多的证据[1]。它从分子水平上揭示复杂的临床现象，为解开生命奥秘及征服疾病带来新希望。
表观遗传学是研究没有dna序列变化的情况下，生物的表型发生了可遗传改变的一门学科[2]。表观遗传学即可遗传的基因组表观修饰，表观修饰包括：dna甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、x染色体失活、基因组印记、非编码rna调控等[3],任何一方面的异常都可能导致疾病,包括癌症、染色体不稳定综合征和智力迟钝[4]等。表观遗传的改变是可逆的,这就为治疗人类疾病提供了乐观的前景。本文从表观遗传学与人类疾病、环境与表观遗传学的关系以及表观遗传治疗3个方面进行综述。
1 表观遗传学修饰与人类疾病
1.1 dna甲基化相关疾病
dna甲基化是指在dna甲基转移酶(dnmts)的催化下,将甲基基团转移到胞嘧啶碱基上的一种修饰方式。它主要发生在富含双核苷酸cpg岛的区域,在人类基因组中有近5万个cpg岛[5]。正常情况下cpg岛是以非甲基化形式(活跃形式)存在的，dna甲基化可导致基因表达沉默。dnmts的活性异常与疾病有密切的关系,例如位于染色体上的dnmt3b基因突变可导致icf综合征。有报道[6]表明，重度女袭性牙周炎的发生与2条x染色体上tmp1基因去甲基化比例增高有关。dnmt基因的过量表达与精神分裂症和情绪障碍等精神疾病的发生也密切相关。风湿性疾病等自身免疫性疾病特别是系统性红斑狼疮(sle)与dna甲基化之间关系已经确定[7]，在sle病人的t细胞发现dnmts活性降低导致的异常低甲基化。启动子区的cpg岛过度甲基化使抑癌基因沉默,基因组总体甲基化水平降低导致一些在正常情况下受到抑制的基因如癌基因被激活[8],都会导致细胞癌变。
1.2 组蛋白修饰相关疾病
组蛋白的修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化、adp核糖基化、羰基化等,组成各种组蛋白密码。其中,研究最多的是乙酰化、甲基化。一般来说，组蛋白乙酰化标志着其处于转录活性状态;反之，组蛋白低乙酰化或去乙酰化表明处于非转录活性的常染色质区域或异染色质区域。乙酰化修饰需要乙酰化转移酶(hats)和去乙酰化酶(hdacs)参与。组蛋白修饰酶异常可导致包括癌症在内的各种疾病，例如，h4k20的三甲基化是癌症中的一个普遍现象。甲基化cpg2结合蛋白2(mecp2)可使组蛋白去乙酰化导致染色质浓缩而失活,其中rett综合征就是mecp2的突变所致。
1.3 染色质重塑相关疾病
染色质重塑是dna甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑复合物的共同作用。它通过影响核小体结构,为其他蛋白提供和dna的结合位点[9]。其中染色质重塑因子复合物主要包括swi/snf复合物和isw复合物。染色质重塑复合物如果发生突变,可导致染色质不能重塑,影响基因的正常表达，导致人类疾病。如果突变引起抑癌基因出现异常将导致癌症，例如：小儿科癌症中检测到snf5的丢失。编码swi/snf复合物相关的atp酶的基因atrx、ercc6、smarcal1的突变可导致b型cockayne综合征、schimke综合征甚至肿瘤。atrx突变可引起dna甲基化异常，从而导致数种遗传性的智力迟钝疾病如:x连锁α2地中海贫血综合征和smith?fineman?myers综合征,这些疾病与核小体重新定位的异常引起的基因表达抑制有关[10]。
1.4 x染色体失活相关疾病
哺乳动物雌性个体不论有多少条x染色体,最终只能随机保留一条的活性。x染色体失活由x失活中心(xic)调控,xic调控x染色体失活特异性转录基因(xist)的表达。x染色体的不对称失活可导致多种疾病，例如男性发病率较高的wiskott?aldrich综合征是由于wasp基因突变所致。x染色体的plp基因突变失活常导致pelizaeus?merzbacher病;x染色体的mecp2基因突变失活导致rett综合征[11]。在失活的x染色体中，有一部分基因因逃避失活而存在2个有活性的等位基因,使一些抑癌基因丧失功能,这是引发女性癌症的一个重要原因[12]。
1.5 基因组印记相关疾病
基因组印记是指二倍体细胞的一对等位基因(父本和母本)只有一个可以表达，另一个因表观遗传修饰而沉默。已知在人体中有80多种印记基因。印记丢失导致等位基因同时表达或有活性的等位基因突变，均可引起人类疾病。一些环境因素,如食物中的叶酸也会破坏印记。印记丢失不仅影响胚胎发育，并可诱发出生后的发育异常。如果抑癌基因中有活性的等位基因失活可导致癌症的发生,如igf2基因印记丢失导致的wilm?s瘤[13]。15号染色体的表观遗传异常可导致prader?willi综合征(pws)和angelman综合征(as)，pws是由于突变导致父本表达的基因簇沉默，印记基因(如snurf/snrpn)在大脑中高表达所致;as是由于母本表达的ube3a或atp10c基因的缺失或受到抑制所致。beckwith?weideman综合征(bws)是11号染色体表观遗传突变引起印迹控制区域甲基化的丢失，导致基因印记丢失引起[14]。
1.6 非编码rna介导相关疾病
功能性非编码rna分为长链非编码rna和短链非编码rna。长链rna对染色质结构的改变起着重要的作用。短链rna对外源的核酸序列有降解作用以保护自身的基因组。小干涉rna(sirna)和微小rna(mirna)都属于短链rna，在人类细胞中小片段的sirna也可以诱导基因沉默。mirna能够促使与其序列同源的靶基因mrna的降解或者抑制翻译，在发育的过程中起着关键性作用。转录的反义rna可以导致基因的沉寂，引起多种疾病，如使地中海贫血病人的正常球蛋白基因发生甲基化。由于mirna在肿瘤细胞中的表达显著下调，p53基因可通过调控mirna?34a?c的表达治疗肿瘤。在细胞分裂时,短链rna异常将导致细胞分裂异常,如果干细胞发生这种情况也可能导致癌症。
2 环境表观遗传学
对多基因复杂症状性疾病来说，单一的蛋白质编码基因研究远远不能解释疾病的发生机理，需要环境与外界因素的作用才会发病。疾病是外界因素与遗传因素共同作用的结果。流行病学研究已经证实，人类疾病与环境有明确的关系，高血压、中风、2型糖尿病、骨质疏松症等疾病的发病率与环境有着密切的关系[15]。特别是在发育初期，不利的环境、 营养的缺乏都有可能导致出生低体重、早产、胎儿发育不成熟等[16]。环境与dna甲基化的关系一旦建立，将为环境射线暴露与癌症发生提供依据[17]。
环境污染等不利因素均有可能增加基因的不稳定性，每个人对环境和饮食的敏感性可因先天遗传不同而不同，环境因素与个体遗传共同作用，决定潜在表观遗传疾病的危险性。有人推测上述因素肯定会在我们基因组上遗留下微量的基因表遗传学痕迹[1]。随着年龄增长，dna甲基化等化学修饰改变也在长时间中错误积累，这也有助于解释为什么很多疾病总是在人进入老年后才发生。由此可见，如果改变不良生活习惯、减少环境污染，都有可能降低表观遗传疾病的发病率。因此研究环境与表观遗传改变的关系对于预防和治疗人类疾病都有着重要的意义。
3 表观遗传学药物
人类许多疾病都可能具有表观遗传学的改变，表观遗传学治疗研究如火如荼。已经发现许多药物可以通过改变dna甲基化模式或进行组蛋白的修饰等来治疗疾病。目前，很多药物处于研制阶段，尽管其有效性尚未得到充分证实，但给癌症、精神疾病以及其他复杂的疾病的治疗带来了希望。
3.1 组蛋白去乙酰化酶抑制剂
目前发现的组蛋白去乙酰化酶抑制剂(hdac inhibitor)有近百种。其中fk228主要作用机制是抑制肿瘤细胞内组蛋白去乙酰化酶(hdac)活性,引起乙酰化组蛋白的积聚,从而发挥抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞周期阻滞、促进细胞凋亡或分化等作用[18]。fk228单独用药或与其他药物或方法联合应用表现出良好的抗肿瘤作用，同时还可阻碍血管生成，具有抑制肿瘤转移、逆转耐药性、调节免疫力等作用。fk228还具有治疗炎症、免疫性疾病、视网膜新生血管疾病及神经系统等多种疾病的药理学作用。
3.2 dna甲基转移酶抑制剂
核苷类dna甲基转移酶抑制剂作用机理是在体内通过代谢形成三磷酸脱氧核苷，在dna复制过程中代替胞嘧啶，与dnmts具有很强的结合力。核苷类似物5?氮杂胞苷(5?azacytidine)是第一个发现的甲基化抑制剂，最初被认为是细胞毒性物质，随后发现它可抑制dna甲基化和使沉默基因获得转录性，用于治疗高甲基化的骨髓增生异常综合征，低剂量治疗白血病。其他核苷类dna甲基转移酶抑制剂有5?氮?2?脱氧核苷(5?aza?2′?deoxycytidine)，zebularine(5?azacytidine的衍生物)[19]，5?fluoro?2′?deoxycytidine，rg108，procainamide，psammaplins(4?amino?benzoic acid衍生物)，mg98(寡聚核苷酸)等。dna甲基化抑制剂procainamide可用于抗心律失常。另外在茶叶和海藻中提取的egcg也显示具有体外活性。临床中应用反义寡核苷酸对dna甲基转移酶进行抑制正在进行实验。
3.3 联合治疗
dna甲基化抑制剂与hdac抑制剂联合应用治疗疾病可能具有协同作用。进行表观修饰治疗后的细胞可能对于化疗、干扰素、免疫治疗更具有敏感性。在癌症的治疗方面，应当包括遗传治疗和表观遗传治疗两个方面，同时运用两种或两种以上表观修饰的方法对病人进行治疗对人类疾病意义重大。
3.4 其他方法
人胚胎干细胞保留有正常基因印记，这些干细胞可能具有治疗意义[20]。另外，在女性细胞中非活性的x染色体中存在正常的野生型基因，如果选择正确的靶点，就有可能激活这个正常但是未被利用的野生型基因，从而对其进行基因治疗。有报道[21]运用rnai技术沉默胰岛β细胞相关基因，抑制胰岛淀粉样形成可能用来治疗糖尿病。短链脂肪酸(scfas)丙戊酸钠用于抗癫痫，丁酸可用来治疗结肠癌[22]等。sirna可在外来核酸的诱导下产生,通过rna干扰(rnai)清除外来核酸,对预防传染病有重要作用。目前，rna干扰已大量应用于包括肿瘤在内的疾病研究,为一些重大疾病的治疗带来了新的希望。
4 结 语
从表观遗传学提出到现在，人们对表观遗传学与人类疾病的发生有了更深入的认识。人类表观基因组计划(human epigenome proiect,hep)已经于2003年开始实施，其目的是要绘制出不同组织类型和疾病状态下的人类基因组甲基化可变位点(methylation variable position ,mvp)图谱。这项计划可以进一步加深研究者对于人类基因组的认识,为表观遗传学方法治疗人类复杂疾病提供蓝图[1]。但是，表观遗传学与人类生物学行为(临床表型)有密切关系,人类对表观遗传学在疾病中的角色研究还处于初级阶段。应更进一步研究表观遗传学机制、基因表达以及与环境变化的关系，有效减少表观遗传疾病的发生风险，努力探索这片造福人类的前沿领域。
【参考文献】
[1] david r,mellissa m. epigenetic and human disease:translating basic biology into clinical applications[j]. cmaj, 2006,174(3):136-146.
[2] 董玉玮,候进惠,朱必才,等.表观遗传学的相关概念和研究进展[j].生物学杂志,2005,22(1):1-3.
[3] 张永彪,褚嘉佑.表观遗传学与人类疾病的研究进展[j].遗传,2005,27(3):466-472.
[4] gerda e, gangning l, ana a,et al. epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy[j].nature,2004,429(27):457-462.
[5] 吴超群.表观遗传学和人类疾病[j].中国优生优育2007,13(3):112-119.
[6] 赵红宇,李红,张旭,等.侵袭性牙周炎的表观遗传学研究[j].医药论坛杂志,2006,27(21)：29.
[7] martin h,marco a.epigenetics and human disease[j].int j biochem cell biol,2009,41:136-146.
[8]李莉，李真.表观遗传学在肿瘤诊断及治疗中的研究进展[j].重庆医学，2008，37(11)：1250.
[9] lewin b.gene ⅷ[m]. new jersey:perarson prenc hall press, 2004:315-320.
[10] huang c, sloan e a, boerkoel c f. chromatin remodeling and human disease[j].curr opin genet dev, 2003, 13 (3): 246-252.
[11] heard e.recent advances in x?chromosome inactivation[j]. curr opin cell biol,2004,16:247-255.
[12] liao d j, du q q, yu bw,et al. novel perspective: focusing on the x chromosome in rep roductive cancers[j].cancer invest,2003,21(4):641-658.
[13] feinberg a p,tycko b.the history of cancer epigenetic[j].nat rev cancer,2004，4(2)：143-153.
[14] andrew p.phenotypic plasticity and the epigenetics of human disease[j].nature,2007，447(24)：433.
[15] godrrey k m, lillycrop k a, burdge g c,et al. epigenetic mechanismsand the mismatch concept of the developmental origins of health and disease[j].pediatr res, 2007,61:5r-10r.
[16] wayne s, cutfield,paul l.et al. could epigenetics play a role in the developmental origins of health and disease?[j]. pediatr res,2007,61(5):68r.
[17] edwards t m, myers j p. environmental exposures and gene regulation in diseaseetiology[j]. environ health perspect,2007;115:1264-1270.
[18] 南,徐克前.表观遗传学药物fk228的药理作用及机制[j].国际病理科学与临床杂志,2008.28(4)297-300.
[19] cheng j c，yoo c b,weisenberger d j，et al.preferential response of cancer cells to zebularine[j].cancer cell,2004，6(2)：151.
[20] 李芳兰，张国贞. 人胚胎干细胞研究现状及其应用前景[j].中国组织工程研究与临床康复，2007,11(3)：568.
【关键词】 急性髓细胞白血病； 表观遗传学； 靶向治疗
急性髓细胞白血病（acute myeloid leukemia，AML）是一组异质性疾病，以造血干细胞克隆紊乱为特征，是成年人急性白血病中最常见的类型。近20年来，人们对AML的发病机制和预后的研究有了长足的进展，患者的完全缓解率也有了明显的提高，但仍有2/3成年AML患者未能达到治愈，复发、难治及老年AML仍是目前临床治疗的难题。为此，临床工作者和科研人员不断探索新途径，积极寻求AML治疗新方法。
近年来，表观遗传学的研究逐渐成为人们关注的热点。随着研究的深入，人们对AML的发病机制有了新的认识，随之而来的靶向治疗也给患者重新带来希望。该研究主要包括三个方面的内容：DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码microRNA。研究表明，表观遗传学的调控机制参与调节许多重要的生理过程。在血液肿瘤的发生和转化中，表观遗传学异常与遗传学异常具有同样重要的作用。表观遗传基因的修饰对于基因的差e表达有着至关重要的作用，它决定着细胞的类型及细胞从良性到恶性的转变。尤为重要的一点，这种修饰是可遗传的、动态的、可逆的，并且不影响下游的DNA序列。表观遗传的修饰基因，如DNMT3A，TET2，IDH1和IDH2，ASXL1和MLL1上的频发突变，影响了造血细胞的自我更新和/或分化能力，促进髓系细胞的转化，促进白血病的形成[1]。表观基因组在AML的发生中有重要的靶标性作用，它具有内在可塑性，通过特异性的酶、转录因子、与表观遗传机制相关的其他蛋白重新编码对表观遗传基因的修饰，为治疗提供了新的可能。
本文将描述表观遗传基因的失调是如何在AML中发挥作用的，同时强调目前和未来的治疗手段在发现新靶标上的多种尝试。此外，还将涉及AML中个体化的靶向治疗，包括术语的定义，适应证的相关描述以及临床实施的具体措施。
1 表观遗传学的针对性治疗
1.1 DNMT3A突变及DNMT抑制剂 DNA甲基化是表观遗传调控的重要组成部分，通常与转录沉默有关。在急性白血病中，已被确定多种肿瘤抑制基因的过甲基化与转录抑制通过增殖、分化和生存过程的失调导致白血病的发生[2]。来自MDS的DNA甲基化谱研究数据显示，抑癌基因的异常甲基化可能是驱动MDS进展为AML的主要机制[3]。胞嘧啶甲基化是指C5位的胞嘧啶残基被DNA甲基转移酶（DNMTs）催化，并生成C5甲基胞嘧啶（5-MC）的过程。基因组DNA甲基化是由DNMT3通过半甲基化的模板（从头甲基化）建立的，并由DNMT1全甲基化模式（维持甲基化）予以保持。这些过程使得不同的可遗传的DNA甲基化模式可以用来区分AML亚型、预测预后，并有潜力作为生物标志物来预测患者对治疗的反应[4]。AML要么普遍低甲基化，要么过甲基化，这提示表观遗传途径的过度和不足可能对白血病的发生都很重要[5]。数据表明，在白血病干细胞中，DNMT1可维持其DNA甲基化模式，并参与其自我更新的过程[6]。研究表明，DNMT3A在造血干细胞自我更新和分化过程中起着关键的作用。重要的是，DNMT3A的功能缺失性突变发生在30%的细胞遗传学正常的AML中，可能与临床预后较差有关，但AML的这些突变对于DNA胞嘧啶甲基化和转录的影响尚不清楚，且DNMT3A的单独缺失并不足以导致白血病形成[7]。大多数的突变涉及882位的精氨酸，在体外导致甲基转移酶活性的降低[8]。到目前为止，尚无特异性针对DNMT3A的靶向治疗。本节讨论的“表观遗传修饰的靶向治疗”指的是针对DNMT抑制剂的去甲基化治疗。
美国食品药品监督管理局（FDA）批准的2种DNMT抑制剂为：阿扎胞苷及其脱氧衍生物地西他滨。这两种药物均用于MDS的治疗，现在依据一些临床试验的结果，也普遍应用于AML的治疗。
在一项多中心Ⅱ期研究中，有227位初治AML患者接受了地西他滨治疗。每个疗程中静脉滴注地西他滨持续72 h，用量为135 mg/m2，间隔6周重复用药，共4个疗程[9]。该研究表明，总体有效率为26%，中位生存期为5.5个月，1年存活率为28%。在另一项多中心Ⅱ期临床试验中，给予55位60岁以上的AML患者静滴地西他滨治疗，每日用量为20 mg/m2，连续5 d给药，每4周为一疗程。结果，该试验中AML的完全缓解率为24%，中位生存时期为7.7个月。
在一项针对高危MDS（包括骨髓中原始细胞比例为20%～30%、根据WHO标准应列为AML）的临床试验中，给予患者阿扎胞苷治疗：每日用量为75 mg/m2，连续7 d皮下注射用药，28 d为一个疗程。与对照组（接受传统治疗方案）相比，阿扎胞苷组有明显的生存获益。而对于一些次要的评价指标而言，比如输血需求、静脉抗生素的使用和住院天数等，阿扎胞苷组有明显优势。与之类似的是，在法国的一项临床研究中，149名初治老年AML患者接受了相同剂量和疗程的氮杂胞苷治疗，总体有效率为33%，完全缓解率为23%，总体生存期为9.4个月[10]。对于接受了大剂量诱导化疗和异基因造血干细胞移植的AML患者，使用阿扎胞苷维持治疗可能会减少或延迟白血病的复发。
1.2 IDH1/2突变及IDH1/2抑制剂 DNA甲基化与同型二聚体酶IDH1/2催化的柠檬酸代谢有关，二聚体酶可催化异柠檬酸氧化脱羧成α-酮戊二酸（α-KG）。研究发现，有10%～30%正常核型的AML患者发生了IDH1/2功能突变，引起酶功能异常，导致2-羟基戊二酸（2-HG）的产生和积累。由于TET2和包含jumonji-c结构域家族的组蛋白赖氨酸去甲基化酶均依赖于α-KG，当机体发生IDH1/2突变，并积累2-HG，可导致DNA和组蛋白甲基化的增加[11]。IDH1/2突变对预后的影响研究得到了自相矛盾的结果，可能是因为突变位置的差异和（或）伴随其他基因的突变。例如，一项关于AML的随机临床试验表明，IDH2的第140位的精氨酸残基发生突变与良好的预后相关。不但如此，同时伴有NPM1和IDH1或IDH2突变的细胞遗传学正常的AML患者也有良好的受益，3年总生存率（OS）可高达89%。然而，IDH1/2和TET2突变是相互排斥的，但具有这两种不同的突变的AML患者具有相似的甲基化过程。
目前，一项早期临床试验正在进行，旨在研究IDH1/2抑制剂对发生了IDH1/2突变的AML患者的影响。这是一种针对IDH1/2突变酶的小分子靶向抑制剂，可减少2-HG的生成，诱导H3K9me3的脱甲基作用，并能增强相关分化基因的表达[12]。
1.3 MLL基因突变及DOT1L蛋白甲基转移酶抑制剂 MLL基因位于染色体11q23，编码H3K4甲基转移酶（HMT），该酶参与组蛋白的重构，影响HOX基因和Wnt信号通路[13]。有5%～7%的初发AML病例发生MLL重排，与不良预后相关[14]。MLL区域是染色体易位和重排的高发区，能产生多种融合蛋白，其中一些有致癌性。研究显示，MLL融合蛋白和DOT1L之g的作用导致了白血病的发生[15]。
已有研究表明，DOT1L HMT的酶活性诱导了存在MLL基因重排的AML的形成。DOT1L抑制剂可减少H3K79的甲基化和MLL融合基因的表达。目前，具有高度选择性的DOT1L抑制剂的研究已进入临床试验阶段，而选择性抑制HMT EZH2的强效抑制剂也正在研究中。
1.4 组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂 单独使用HDAC抑制剂治疗AML，其临床作用并不令人满意。因而，能否与DNMT抑制剂联合使用增强疗效，则备受期待。目前，诸多相关的临床试验正在开展当中，而且对多种HDAC抑制剂，包括丙戊酸、mocetinostat、帕比司他、伏立诺他等，与阿扎胞苷或地西他滨联合使用的疗效进行了评价，但结果并不如人意。在一项二期临床试验中，恩替诺特联合阿扎胞苷治疗AML并未提高疗效[16]。需要注意的是，与早期的体外试验采用序贯用药不同，此项试验中这两种药物是同时应用的。恩替诺特是一种强效的细胞周期抑制剂，可能会抑制阿扎胞苷的整合，导致脱甲基作用减弱。
1.5 赖氨酸乙酰化抑制剂 具有布罗莫结构域的蛋白质可识别组蛋白末端的赖氨酸残基，这种相互作用可被小分子抑制剂所抑制。当前，已开始对数种BET抑制剂进行临床试验。研究表明，BET抑制剂可抑制白血病干细胞和祖细胞增殖，并且可阻断MLL介导的白血病转化[17]。
1.6 赖氨酸去甲基化酶抑制剂 研究结果显示，KDM1A/LSD1在体外可有效抑制AML细胞系和原代白血病细胞。在联合使用HDAC抑制剂和全反式维甲酸时，这种抑制作用更显著。研究表明，MLL白血病受其影响最大，AML的其他亚型和其他髓系肿瘤也对之敏感[18]。
2 表观遗传学发展在AML靶向治疗方面的挑战
2.1 靶向治疗的治疗靶点 AML在发生、发展过程中有一系列的异常表现，就疾病本身而言，有许多方面的异常可以进行针对性的治疗，包括表观遗传途径的调节、基因突变、细胞表型、信号转导通路、白血病干细胞和骨髓微环境等。最近有关AML克隆构型的研究表明，AML克隆异质性始终伴随着疾病的进展及复发[19]。因而，AML的治疗靶点是不断变化着的，在疾病的不同时期需用不同的药物进行治疗。有关初发AML克隆构型的研究显示，在基因层面界定的白血病亚克隆和白血病干细胞之间具有明显的功能异质性[20]。目前的挑战是明确和清除所有的克隆，而非以往那样狭隘地认为，靶向治疗的关键就是应用某种方法，通过单向靶点来消除优势克隆。
2.2 靶向治疗的对象 如何选择靶向治疗的对象是一个比较重要的问题。根据不同的分类方法，AML患者可划分为不同的亚群，但这样的分类方法均有各自的优点和不足之处。
AML患者也可以根据预后进行分类。在过去，对新药的早期试验通常在复发和难治病例中进行，显而易见，这是一种很令人困惑的试验模式。由于复发或难治AML病例与初发病例在生物学上和临床上是不同的，因而对初发病例作新药研究十分重要。可以根据细胞遗传学、分子遗传学和表观遗传学数据，对初诊患者进行风险评估并预先判断其治疗效果的优劣。例如，一项研究表明，在不同的甲基化区域，有高水平甲基化的7个基因其低表达具有更好的临床结果[21]。目前认为，在临床研究中，靶向治疗的对象应该是那些预后可能不良的初发AML病例。
2.3 靶向治疗的时机 临床上通常将AML治疗分为诱导、巩固和缓解后治疗。临床研究表明，把针对表观遗传学调控的靶向药物与其他药物联合使用，结果比单一用药效果更好。因此，已考虑将试验新药添加到主流的诱导方案当中来。多年来有关AML治疗的临床实践表明，尚无哪一种化疗方案更优于阿糖胞苷联合蒽环类药物的“7+3”经典方案的，所以应把该方案作为主要的诱导方案，新药可以添加于此或者作为单药评估其疗效。这样，纳入临床试验的初治患者将会接受其一进行治疗。
各种证据表明，诱导后残留的白血病细胞与治疗前的肿瘤细胞在生物学上是有区别的。因此，临床上重复应用同一治疗方案并不合理。研究表明，表观遗传学靶向治疗在AML完全缓解后或移植后，或可控制白血病克隆的演变。目前，多数靶向治疗药物是非细胞毒性的，对低负荷白血病而言，治疗成功的可能性更大。当然，还需要更多的AML患者参与到临床试验中来，进行新型药物的有效性验证。
2.4 靶向治疗的有效性评价 表观遗传学靶向治疗一般需要长达几周甚至几月的时间方显成效。此外，基于形态学和免疫表型的分析方法并不能有效评价靶向治疗的疗效。因而，可以凭借DNA甲基化特征、基因表达谱、高光谱测定法以及其他技术手段来做生物学标志的鉴定，通过生物学标志能充分预测疗效，并提高疾病监控能力。然而，在当前临床实践中，尚未能常规使用此类表观遗传学的生物学标志。
3 展望
随着对AML表观遗传修饰基因突变的认识的深入，人们发现表观遗传学在AML生物学发生中起着复杂而重要的作用。AML的表观遗传学靶向治疗策略已经改变了临床应用，AML患者的个体化靶向治疗将成为现实。然而，现实中还面临着诸多挑战，其中最大的挑战就是AML生物学和患者本身的高度异质性。只有通过创新性的临床试验、可靠的科学研究和医患的共同参与等努力，才可能真正实现AML患者的个体化治疗。
⒖嘉南
[1] Challen G A，Sun D，Jeong M，et al.Dnmt3a in essential for hematopoietic stem cell differentiation[J].Nat Genet，2011，44（1）：23-31.
[2] Baylin S B，Jones P A.A decade of exploring the cancer epigeomebiological and translational implications[J].Nat Rer Cancer，2011，11（10）：726-734.
[3] Jiang Y，Dunbar A，Gondek L P，et al.Aberrant DNA methylation is a dominant mechanism in MDS progression to AML[J].Blood，2009，113（6）：1315-1325.
[4] Figueroa M E，Lugthart S，Li yushan，et al.DNA methylation signatures identify biologically distinct subtypes in acute myeloid leukemia[J].Cancer Cell，2010，17（1）：13-27.
[5] Akalin A，Garrett-Bakelman F E，Kormaksson M，et al.Base-pair resolution DNA methylation sequencing reveals profoundly divergent epigenetic landscapes in acute myeloid leukemia[J].PLoS Genet，2012，8（6）：e1 002 781.
[6] Trowbridge J J，Sinha A U，Zhu N，et al.Haploinsuffiiency of Dnmt1 impairs leuemia stem cell function through derepression of bivalent chromatin domains[J].Genes Dev，2012，26（4）：344-349.
[7] Abdelwahab O，Levine R L.Mutations in epigenetic modifiers in the pathogenesis and therapy of acute myeloid leukemia[J].Blood，2013，121（18）：3563-3572.
[8] Yan X J，Xu J，Gu Z H，et al.Exome sequencing identifies somatic mutations of DNA methyltransferase gene DNMT3A in acute myeloid leukemia[J].Nat Genet，2011，43（4）：309-315.
[9] Lubbert M，Ruter B H，Claus R，et al.A multicenter phase Ⅱ trial of decitabine as first-line treatment for older patients with acute myeloid leukemia judged unfit for induction chemotherapy[J].Haematologica，2012，97（3）：393-401.
[10] Maukillo L，Venditti A，Spagnoli A，et al.Azacitidine for the treatment of patients with acute myeloid leukemia：report of 82 patients enrolled in an Italian Compassionate Program[J].Cancer，2012，118（4）：1014-1022.
[11] Xu W，Yang H，Liu Y，et al.Oncometabolite 2-hydroxyglutarate is a competitive inhibitor of a-ketoglutarate-dependent dioxygenases[J].Cancer Cell，2011，19（1）：17-30.
[12] Wang F，Travins J，Dela Barre B，et al.Targeted inhibition of mutant IDH2 in leukemia cells induces cellular differentiation[J].Science，2013，340（6132）：622-626.
[13] Milne T A，Briggs S D，Brock H W，et al.MLL target SET domain methyltransferase activity to Hox gene promoters[J].Mol Cell，2002，10（5）：1107-1117.
[14] Groschel S，Schlenk R F，Engelmann J，et al.Deregulated expression of EVI1 defines a poor prognostic subset of MLL-rearranged acute myeloid leukemia：a story of the German-Austrian AML Study Group and the Dutch-Belgian-Swiss HOVON/SAKK Cooperative Group[J].J Clin Oncol，2013，31（1）：95-103.
[15] Bernt K M，Zhu N，Sinha A U，et al.MLL-rearranged leukemia is dependent on aberrant H3K79 methylation by DOT11[J].Cancer Cell，2011，20（1）：66-78.
[16] Prebet T，Sun Z，Figueroa M E，et al.Prolonged administration of azacitidine with or without entinostat for myelodysplastic syndrome and acute myeloid leukemia with myelodysplasia-related changes：results of the US leukemia Imtergroup trial E1905[J].J Clin Oncol，2014，32（12）：1242-1248.
[17] Zuber J，Shi J，Wang E，et al.RNAi screen identifies Brd4 as a therapeutic target in acute myeloid leukemia[J].Nature，2011，478（7370）：524-528.
[18] Harris W J，Huang X，Lynch J T，et al.The histone demethylase KDM1A sustains the oncogenic potential of MLL-AF9 leukemia stem cells[J].Cancer Cell，2012，21（4）：473-487.
[19] Ding L，Ley T J，Larson D E，et al.Clonal evolution in relapsed acute myeloid leukemia revealed by whole-genome sequencing[J].Nature，2012，481（7382）：506-510.
[20] Klco J M，Spencer D H，Miller C A，et al.Functional heterogeneity of genetically defined subclones in acute myeloid leukemia[J].Cancer Cell，2014，25（3）：379-392.
[21] Marcucci G，Yan P，Maharry K，et al.Epigenetics meets genetics in acute myeloid leukemia：clinical impact of a novel seven-gene score[J].J Clin Oncol，2014，32（6）：548-556.