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2015年12月25日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，发表在Nature杂志上的一篇研究论文中，来自麻省总医院和博德研究所的科学家揭示了隐藏在癌症背后的一种新型生物学机制，文章中，通过对携带异柠檬酸脱氢酶基因（IDH）突变的脑瘤进行研究，研究者揭开了指导基因组自身折叠指令的罕见改变，这些指令改变可以靶向作用基因组的关键部分—绝缘子，绝缘子可以抑制某个区域的基因同控制开关及附近区域的特殊基因发生相互作用，当这些绝缘子在IDH突变的肿瘤中“胡作非为”时，期就会促进一系列生长因子基因被基因开关所控制，最终形成强大的促癌组合，相关研究货位后期开发新型的抗癌疗法提供思路。
研究人员Bradley Bernstein表示，我们揭示了癌症发生的一种机制，而且我们认为这种机制不仅仅存在于脑瘤中；如今科学家们可以确定促癌基因会通过DNA序列的改变而出现异常的激活，而在本文中研究人员则发现，促癌基因会通过基因组折叠的改变来被开启。
这项研究中，研究人员对神经胶质瘤进行了深入研究，神经胶质瘤是一种脑癌，当然其还包括恶性的胶质母细胞瘤，在过去20年里治疗这种恶性脑瘤的疗法并没有太大进展，因此为了解开这种脑瘤的发生机制，研究者Bernstein就同其同事对近年来癌症基因组的大量数据进行分析，他们检测了IDH突变的肿瘤的发展趋势，当名为PDGFRA的生长因子基因被开启时，远端基因FIP1L1就会被开启，而PDGFRA被关闭时，FIP1L1基因也会被关闭。
很长一段时间以来，IDH突变的肿瘤发生的机制并没有被很好地分析，IDH基因可以编码一种特殊酶类，当其突变后就会产生一种毒性的代谢产物，进而干扰其它不同种类蛋白质的产生，然而具体是什么机制改变引发了癌症研究人员并不清楚。研究者发现，基因组上的绝缘子可以通过多种蛋白的作用进行结合，随后结合到基因组中名为CTCF的区域。
文章中，利用多种基因组尺度的方法进行结合，研究者发现，在IDH突变的神经胶质瘤中，超甲基化可以在CTCF区域集中，结合他们早期的研究成果，他们发现，PDGFRA和FIP1L1在正常情况下处于不同的结构域中，而且几乎不会发生相互作用，但二者在IDH突变的肿瘤中却是关系比较密切的，这种不寻常的关系往往是超甲基化所引起的。
最后Bernstein说道，携带IDH突变的肿瘤还有很多，比如白血病、结肠癌、膀胱癌等等，本文研究为后期进行多种癌症发病机理的研究都提供了新的线索和研究数据。（基因宝jiyinbao.com）
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Insulator dysfunction and oncogene activation in IDH mutant gliomas
William A. Flavahan, Yotam Drier, Brian B. Liau, Shawn M. Gillespie, Andrew S. Venteicher, Anat O. Stemmer-Rachamimov, Mario L. Suvà & Bradley E. Bernstein
Gain-of-function IDH mutations are initiating events that define major clinical and prognostic classes of gliomas1, 2. Mutant IDH protein produces a new onco-metabolite, 2-hydroxyglutarate, which interferes with iron-dependent hydroxylases, including the TET family of 5′-methylcytosine hydroxylases3, 4, 5, 6, 7. TET enzymes catalyse a key step in the removal of DNA methylation8, 9. IDH mutant gliomas thus manifest a CpG island methylator phenotype (G-CIMP)10, 11, although the functional importance of this altered epigenetic state remains unclear. Here we show that human IDH mutant gliomas exhibit hypermethylation at cohesin and CCCTC-binding factor (CTCF)-binding sites, compromising binding of this methylation-sensitive insulator protein. Reduced CTCF binding is associated with loss of insulation between topological domains and aberrant gene activation. We specifically demonstrate that loss of CTCF at a domain boundary permits a constitutive enhancer to interact aberrantly with the receptor tyrosine kinase gene PDGFRA, a prominent glioma oncogene. Treatment of IDH mutant gliomaspheres with a demethylating agent partially restores insulator function and downregulates PDGFRA. Conversely, CRISPR-mediated disruption of the CTCF motif in IDH wild-type gliomaspheres upregulates PDGFRA and increases proliferation. Our study suggests that IDH mutations promote gliomagenesis by disrupting chromosomal topology and allowing aberrant regulatory interactions that induce oncogene expression.