hLife | HiTIP-seq技术：为弥漫性中线胶质瘤治疗新策略提供新技术与科学依据

弥漫性中线胶质瘤（Diffuse Midline Glioma, DMG）是一种儿童型弥漫性高级别胶质瘤，以H3K27改变为表观遗传学特征，好发于青少年儿童群体。由于肿瘤位于中枢神经系统核心功能的“中轴线”区域，如：桥脑、丘脑和脊髓等，使得其手术风险极高；与此同时，肿瘤具有高度恶性增殖、侵袭与转移的生物学特征，患者预后极差。多年以来，国际上普遍以手术/活检术结合放化疗为传统治疗方式，未能给此类患者带来显著临床获益，多数患者在确诊后一年左右死亡。当前，全球范围缺乏行之有效的治疗策略。

近日，清华大学生物医学工程学院刘鹏研究团队联合清华大学临床医学院章薇研究团队在hLife上发表题为“HiTIP-seq profiles epigenomic reprogramming of patient-derived diffuse midline glioma stem cells to epigenetic therapy”的封面文章(图1）。

图1 hLife 2024年第九期封面

该研究基于微阵列芯片开发出一种高通量原位标记免疫沉淀测序技术（HiTIP-seq），不仅为DMG研究提供了新技术，更为其治疗新策略提供了科学依据（图2）。

图2 高通量原位表观组学分析技术HiTIP-seq

DMG最常见的分子特征是组蛋白H3第27位赖氨酸突变为甲硫氨酸（H3K27M），这一突变所致的表观遗传异常进而驱动肿瘤的恶性进展。相关研究表明，表观遗传药物能通过对DMG肿瘤细胞的组蛋白修饰重编程来抑制与肿瘤进展相关的基因表达。然而，由于DMG好发部位的手术高风险性，肿瘤样本的稀缺性，以及构建体外细胞培养体系的时效性，均阻碍了该领域机制研究与创新治疗的实质性进展。

基于此，研究团队开发了一种基于微阵列芯片的高通量原位标记免疫沉淀测序技术——HiTIP-seq。与传统的染色质免疫沉淀测序技术（ChIP-seq）相比，HiTIP-seq可以高通量地从少量细胞样本中获取较高质量的表观组学修饰信息，这一创新技术为 DMG 等以表观遗传异常驱动的疾病研究和创新诊疗提供了核心技术支持（图3）。

图3 HiTIP-seq在不同样本起始量下分析H3K4me3和H3K27ac修饰的灵敏度和特异性

文章研究表明，表观药物Panobinostat和Tazemetostat的组合可以通过对肿瘤细胞的组蛋白修饰重编程，抑制与肿瘤进展相关的基因表达。通过HiTIP-seq技术，研究人员对来自DMG患者肿瘤干细胞的表观修饰改变进行了深入分析，揭示了这两种药物通过升高H3K27乙酰化（H3K27ac）和降低H3K27三甲基化（H3K27me3）修饰水平来有效抑制肿瘤细胞的生长。

此外，通过联合转录组测序分析（RNA-seq）发现，Panobinostat和Tazemetostat的联用调控了Wnt信号通路抑制因子WIF1的激活，抑制了肿瘤细胞的增殖。这一发现为DMG响应表观遗传疗法提供了科学依据（图4）。

图4 Wnt抑制因子1（WIF1）的表达调控对DMG肿瘤细胞增殖的影响

综上所述，HiTIP-seq能够从少量样本中获取高质量表观组学修饰信息，并结合高通量微阵列芯片技术，实现多样本和多药物组合的同步分析。这一突破为弥漫性中线胶质瘤的研究和治疗开辟了新途径，为DMG患者的临床获益带来了新希望。同时，HiTIP-seq也为其他癌症的表观遗传研究提供了强有力的工具，有望进一步推动癌症创新诊疗领域的新进展。

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作者简介

陈忠尧 

助理研究员

第一作者 

机构：清华大学生物医学工程学院

研究方向：基于微流控芯片技术和类器官模型探究肿瘤的致病机理和治疗策略

高强 

博士研究生

第一作者

机构：清华大学临床医学院、清华-IDG/麦戈文脑科学研究院

研究方向：弥漫性中线胶质瘤发病机制及治疗

 刘鹏 

 研究员

 通讯作者

机构：清华大学生物医学工程学院、昌平实验室

研究方向：分子诊断的集成化自动化与细胞筛选的微量化全能化

章薇 

研究员

副主任医师

通讯作者

机构：清华大学临床医学院、清华-IDG/麦戈文脑科学研究院、国家儿童医学中心/首都医科大学附属北京儿童医院、清华大学附属北京清华长庚医院

研究方向：中枢神经系统恶性肿瘤个体化精准诊疗

胡亚伟 

助理研究员

通讯作者

机构：昌平国家实验室

研究方向：以类器官为体外模型的免疫治疗

引用格式：

Chen Z, Gao Q, Shang Y, et al. HiTIP-seq profiles epigenomic reprogramming of patient-derived diffuse midline glioma stem cells to epigenetic therapy. hLife. 

https://doi.org/10.1016/j.hlife.2024.07.004.

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hLife由高福院士、董晨院士和Jules A. Hoffmann教授（2011诺奖获得者）领衔，是中国科学院微生物研究所主办，中国生物工程学会，浙江大学陈廷烨大健康学院，西湖大学医学院，上海市免疫治疗创新研究院和广州霍夫曼免疫研究所联合支持，与国际出版商爱思唯尔合作的健康科学领域综合性英文期刊。

hLife聚焦健康科学领域的前沿进展，旨在促进基础研究与临床应用的融合发展。期刊发表与医学相关各研究领域最新成果，学科领域包括（但不限于）病原生物学、流行病学、生理学、免疫学、结构生物学、疾病监测、肿瘤、药物、疫苗和健康政策等。

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