于文强

研究方向：

 

一、全基因组DNA甲基化检测及其在肿瘤发生与转移中的应用

随着人类基因组计划的完成，表观遗传学已经成为后基因组时代生命科学研究的前沿。DNA甲基化是表观遗传学的重要组成部分，其在维持正常细胞功能、胚胎发育、疾病发生以及人类肿瘤中发挥着至关重要的作用。ENCODE，Roadmap和HEP计划已经投资超过10亿美元进行表观标记鉴定，但人类表观基因组计划进展缓慢，主要原因是缺乏高效、特异以及性价比高的全基因组DNA甲基化检测方法。而且到目前为止全世界还没有绘制出任何一张细胞完整的甲基化图谱。

我们实验室在国家973项目的支持下，研发了具有自主知识产权的GPS 全基因组甲基化检测技术彻底解决现有甲基化检测的瓶颈难题。该方法: 1. 单碱基分辨率的全基因组DNA甲基化位点检测；2.能够区分DNA模板正负链甲基化； 3. 能够覆盖基因组几乎所有重复片段；4. 检测费用大幅下降。利用该方法，我们已经成功建立了人肝细胞第一张完整的表观基因组图谱，人体参考基因组中有1.17G的胞嘧啶，我们测到了1.12G的胞嘧啶，覆盖率达到了96%。利用该技术我们将陆续研究我国高发肿瘤的发生发展中的表观基因组变化，尤其是表观遗传学异常与肿瘤转移及耐药的关系，开发单细胞的全基因组DNA检测技术。

二、肿瘤表观标志物的筛选及其在液体活检中的应用

30年前，人们就已经认识到全基因组DNA低甲基化与肿瘤的发生密切相关，后来人们陆续发现肿瘤形成是肿瘤抑制基因局部高甲基化和全基因组范围的低甲基化的矛盾统一体，但到目前为止这种肿瘤特有的表观遗传学现象确切的发生机制并不清楚。肿瘤转移是目前肿瘤治疗失败最主要的原因之一，越来越多的证据表明表观遗传因素在肿瘤转移过程中具有重要作用。然而目前发现的肿瘤相关的表观遗传学标志，真正能够应用于临床诊断的可靠标志则少之又少。这是由于表观遗传学具有很强的时空性和动态性，当特征性的肿瘤表观遗传学标志遇到临床样本的不均一性，就产生了很强的不确定性，根本无法用于临床的诊断。

要解决这一问题就是寻找肿瘤共有的全或无表观遗传学标志。比如在肿瘤细胞中某些区域DNA甲基化为100%，而在正常细胞中为0%，这种Yes or No的甲基化模式能够在临床诊断中消除临床样本检测中不确定性。目前我们已经完成了正常人类肝组织、低转移性能肝癌细胞系97L、高转移性能肝癌细胞系LM3分别进行了全基因组DNA甲基化测序，得到了大量的肝癌特征性的DNA甲基化异常区域。在此基础上，通过与其他肿瘤的甲基化数据分析比对，我们发现肿瘤特征性的甲基化位点，目前该位点已经分别在肺癌，肾癌，前列腺癌，结直肠癌，膀胱癌，宫颈癌以血液系统肿瘤中得到验证，应用此标志，我们可以通过尿液，粪便脱落细胞和宫颈刮片中的细胞进行肿瘤的诊断。据此我们将开展以下肿瘤转化医学方面的研究。1.选择更多的临床肿瘤样本，应用GPS方法寻找可以广泛应用于临床的可靠肿瘤诊断表观遗传学标志；2. 扩大临床样本量对现有标志进行进一步验证，并在肿瘤液体活检中尤其用于判断肿瘤治疗的效果和预后；3. 选择临床靶向治疗有效或免疫治疗有效的患者，应用表观遗传学的方法，研究能够预测临床治疗有效的可靠的表观遗传学标志，真正实现肿瘤的精准治疗。

三、细胞核内miRNA功能及其在通过增强子介导的基因激活作用

1993年第一个miRNA lin-4在线虫中被发现，30年来miRNA被认为主要通过作用于基因的3UTR发挥下调基因的作用。作为非常保守并具有组织特异性表达的miRNA的功能远不至此: 1）目前miRNA的功能至多是一个“马后炮”的作用，总是对已经存在的基因发挥下调的作用，miRNA能否在在转录水平直接发挥调控作用是一个重要的科学问题；2）miRNA研究中的选择性忽视（Selected Neglect）现象。当miRNA高表达时，总是伴随着许多基因的上调和下调。人们习惯上只在下调的基因中寻找靶基因，而对上调的基因视而不见。如果要将miRNA与上调基因联系起来讲故事，就必须找出一个Repressor，但在多数情况下，很难找到一个合适的Repressor。miRNA能否直接参与基因的激活值得我们关注。3)细胞核内miRNA的功能性研究缺失。

许多证据表明miRNA可以定位于细胞核中，但细胞核内的miRNA如何在核内发挥调控作用远未被人们所认知。我们实验室研究发现一类定位于细胞核内miRNA可以通过激活增强子发挥正向调控基因的作用，我们称之为NamiRNA（Nuclear Activating miRNA），形成NamiRNA-增强子-基因激活的调控网络，这一不同于传统的miRNA调控机制，为miRNA研究打开了新的思路，开辟了miRNA与疾病的研究新的方向。1.NamiRNA生成及定位于核内的分子机制；2.NamiRNA与AGO2如何DNA序列结合进而发挥增强子的激活作用；3.NamiRNA在细胞稳态维持及在肿瘤发生发展转移中的作用。