科學家建立DNA甲基化抑制劑高靈敏篩選體系

　　中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院研究員孔祥謙團隊，聯合美國約翰霍普金斯大學教授Stephen Baylin團隊、重慶醫科大學教授郭祖奉團隊，成功揭示了DNA甲基化維持蛋白UHRF1和DNMT1的“高閾值效應”，并據此建立了高靈敏度細胞水平篩選體系，為DNA甲基化干預藥物研發提供新支撐。3月26日，相關成果發表于《先進科學》。

降低UHRF1/DNMT1冗余表達，下調DNA甲基化維持閾值，提升細胞對DNA甲基化抑制劑的響應敏感性。研究團隊供圖

　　論文第一作者、中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院與中國科學技術大學聯合培養博士生夏翠翠介紹，DNA甲基化異常是驅動惡性腫瘤和多種遺傳性疾病的關鍵表觀遺傳機制。UHRF1-DNMT1調控軸作為干預藥物研發的重要靶標，雖已吸引廣泛關注，但現有藥物存在毒性大、易耐藥等問題，且非核苷類DNA甲基化抑制劑研發受阻，主要因缺乏靈敏、高通量的細胞水平藥物篩選體系。

　　研究團隊在中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金等項目資助下，系統分析了UHRF1和DNMT1在維持DNA甲基化中的劑量需求，發現二者具有功能冗余性，腫瘤細胞僅需正常水平10%~20%的蛋白即可維持全基因組DNA甲基化狀態，只有當其活性被抑制超過80%~90%時，才會出現顯著的去甲基化和抑癌基因再激活。這一“高閾值效應”制約了藥物發現效率。

　　針對此，研究團隊提出“遺傳學干預促進化學干預”策略，通過基因編輯降低DNMT1或UHRF1蛋白水平，提高細胞對活性化合物的響應敏感性。在此基礎上，團隊構建了部分敲除的細胞模型，建立了整合熒光素酶NLuc的細胞水平報告基因系統。該體系有效緩解了“高閾值效應”，將甲基化抑制劑篩選靈敏度和動態范圍提升50-200倍。

　　進一步地，研究團隊對包含7000余種已知活性化合物的化合物庫進行高通量篩選，證實該體系能高效、特異地反映抑制劑的在靶作用效果。團隊還提出了“先誘導DNA去甲基化、再序貫聯合組蛋白修飾抑制劑”的用藥策略，為表觀遺傳藥物聯合應用提供了新依據。

　　“DNA甲基化是維持細胞譜系身份和調控細胞命運轉換的重要表觀遺傳基礎。靶向其異常調控，不僅有望糾正病理性基因表達失衡，還可從細胞命運重塑層面實現對異常細胞譜系的精準干預。”論文最終通訊作者孔祥謙表示，該研究為開發具有細胞譜系重塑與干預潛力的新型DNA甲基化抑制劑提供了方法學支撐，有望推動相關藥物研發進程。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202519080