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ChIP-seq

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ChIP-seq研究增强子图谱助力髓母细胞瘤分型

Active medulloblastoma enhancers reveal subgroup-specific cellular origins

期刊：Nature
影响因子：41.456
发表单位：Medical Oncology, Dana Farber Cancer Institute
发表年份：2016年2月

一、研究背景

髓母细胞瘤（medulloblastoma）是一种儿童后颅窝恶性胶质瘤。主要发生于14岁以下的儿童。肿瘤的发展可能与癌基因上游的启动子、增强子以及转录因子的表观调控引起基因的异常表达相关。H3K4me3和H3K27ac在活跃的增强子区显著富集。增强子可通过cis作用调控转录因子和染色质形成调控复合物。同时能传递信号给RNA聚合酶，从而调控靶基因的表达。在人类胚胎干细胞（hESCs）中，H3K4me1、H3K27ac和p300标记的染色质位点是可驱动基因表达的活性增强子。

二、方法流程

取材

建库

测序

分析

四个亚型的髓母细胞瘤样本28个
WNT, n=3
SHH, n= 5
Group 3, n=9
Group 4, n= 11

提取总DNA。构建ChIP-seq文库，以BRD4, H3K27ac, H3K27me3, LMX1A, HLX, LHX2和H3K4me1等蛋白为靶标进行ChIP。

Illumina Hiseq，PE150

增强子图谱、转录组、增强子靶基因预测、靶基因功能富集、功能验证。

三、研究结果

1. 增强子图谱
对28个肿瘤样本中H3K27ac与BRD4的ChIP-seq信号进行相关性分析，对不同亚型肿瘤样本中的增强子进行差异分析(ANOVA)，其中Group 3 和Group 4增强子类型较为接近，对其进行K-means聚类可将增强子分为六类（下图左），结合数据库鉴定增强子区域；结合链特异性转录组测序数据，鉴定到20,406 个差异的活性增强子。
2. 增强子靶基因预测
鉴定增强子所属的TAD(topology-associated domain)，筛选转录起始位点落在同一个TAD里的基因。并将H3K27ac的增强子富集结果与同一个TAD中的基因表达水平进行相关性分析，相关性最好的基因认为是H3K27ac富集的增强子的靶基因。
3. 基因功能分析
利用GO (Biological Process), KEGG和REACTOME对肿瘤亚型特异性的增强子靶基因、超级增强子相关的转录因子进行生物学过程和通路分析。下图便是髓母细胞瘤超级增强子相关的转录因子通路网络（下图右）。

四、研究结论

本文对髓母细胞瘤进行了大规模表观遗传学研究，不是之前研究中所用的实验室培养细胞系，而且研究对象是一批原发患者肿瘤样本。表明细胞系样本与肿瘤样本之间存在表观遗传调控差异。而且髓母细胞瘤不同亚型的表观遗传机制也存在不同，为阐明疾病发生机制,以及开发个体化治疗提供新的基础和思路。