大数据时代来啦！大数据时代来啦！大数据时代来啦！！！重要的事情说3遍，真正的大数据已经受到广泛的重视，近来成果频出，今天小编为大家细说一下表观遗传与大数据之二三事。
大数据，指无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合。简单的说，就是与传统研究方法不同，不用随机分析法（抽样调查）这样的捷径，而采用所有数据进行分析处理。大数据具备5V特点，即：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）、Veracity（真实性）。下面小编和大家一起探讨一下，科学家们如何将大数据与表观遗传完美结合，并进一步提出新的治疗方案或治疗策略。
监测结核杆菌的感染状态
表观遗传与大数据方法结合用于监测结合菌的感染状态？？对，千真万确！！！
据不完全统计，世界有1/3的人口是结核杆菌（TB）的潜在感染者。天啊，高达1/3的比例！！！当你等公交、等地铁时，你不知道旁边的人是否为TB感染者及他吐的痰中是否有结核杆菌，而他自己可能也不知道。更可怕的是，结核杆菌的生命力强大到可以分分钟碾压其他病原体！！！那么，如何有效的诊断及监测TB病人的病情进展、减少TB的传播是亟待解决的一件国际民生大事。生物标志物的开发基于该细胞或疾病状态时特异性的转录组状态。
Esterhuyse及其同事首次将高通量的方法与表观遗传学、蛋白组学结合，从而综合分析TB病人及TB潜伏感染者的主要生物学差异。他们从两者体内分离出单核细胞、粒细胞，然后分析比对两者的DNA甲基谱、转录组学及蛋白组学数据。
尽管分析的样本数比较小，他们通过这些大数据的分析仍得到了有趣的发现。那就是，TB患者及TB潜伏感染者两者之间在表观基因谱及蛋白组学间存在显著差异，不仅体现在转录水平具有显著差异，而且DNA 甲基化及microRNA 也参与该过程调控。这是首次将DNA甲基谱引入细胞的转录监控过程中。这一重大发现对于TB的诊断及预防、病情的监控及预后具有重大意义。[1]
监控肿瘤的转移
提到肿瘤转移，就不能不谈及EMT过程，EMT相当于肿瘤转移过程中行走的腿。EMT, 即：上皮到间充质的转化，是胚胎发育、组织修复、肿瘤进展及转移中常见的一个过程。EMT通过诱导细胞微环境改变，导致上皮组织表型丧失并转化成间充质表型，最终促进细胞侵袭与转移。多种细胞外因子肝细胞生长因子（HGF）、表皮生长因子（EGF）或信号通路如NF-KB及WNT信号通路参与该过程。当细胞过表达某些特异性转录因子，如SNAIL、SLUG、ZEB1/2、TWIST1，可诱导EMT并与肿瘤的进一步侵袭性密切相关。
SNAIL是snail家族转录因子中的一员，作为EMT的关键调控因子。SNAIL过表达是导致EMT及原发癌的复发、侵袭性、转移及不良预后密切相关的重要因素。这一效应主要取决于其可以直接抑制细胞相关粘附因子的转录与表达。SNAIL通过多种信号通路诱导调控EMT，而表观遗传学被证实参与调控这一过程。目前已经证实，DNA 甲基化，microRNAs及组蛋白修饰参与EMT的过程，并对实体瘤的成形性具有显著影响。
今年发表在MCP上的一篇文章为我们解说了HDAC1与SNAIL之间的信号在乳腺癌EMT过程中的作用。作者首先通过向乳腺癌细胞系MCF7转导入SNAIL以此作为SNAIL介导的EMT过程的研究基础。过表达SNAIL导致EMT经分子、形态学、功能实验等多方面证实。GEL-LC-MS/MS 分析蛋白体片段及进一步的蛋白组学分析亚细胞内蛋白质。
用SILAC方法定量分析MDA-MB-231，并用蛋白网络分析参与调控细胞周期及表观遗传调控的复合体。流式分析SNAIL过表达可导致细胞停留在G0/G1时期。与此同时，HDAC1也被下调，进一步支撑SNAIL 诱导的EMT。而当HDAC1活性被抑制，MCF7不仅显著启动EMT，而且显著上调SNAIL，提示这两个蛋白之间的具有交集。HDAC1被抑制及SNAIL过表达均可以激活AKT信号通路，进而调控肿瘤转移。特异性控制这些表观遗传过程为临床治疗转移癌提供新的策略。[2]
参考文献：
[1]Esterhuyse MM, Weiner J, 3rd, Caron E, Loxton AG, Iannaccone M, Wagman C, Saikali P, Stanley K, Wolski WE, Mollenkopf HJ et al: Epigenetics and Proteomics Join Transcriptomics in the Quest for Tuberculosis Biomarkers. mBio 2015, 6(5):e01187-01115.
[2]Palma CS, Grassi ML, Thome CH, Ferreira GA, Albuquerque D, Pinto MT, Melo FU, Kashima S, Covas DT, Pitteri SJ et al: Proteomic analysis of epithelial to mesenchymal transition reveals crosstalk between SNAIL and HDAC1 in breast cancer cells. Molecular & cellular proteomics : MCP 2016.
来源：解螺旋，医生科研助手
2016-05-13