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在弥漫中线胶质瘤（DMG）研究中，H3.3K27M 突变作用不明。研究人员构建同基因细胞系，经 RNA - seq 和 ATAC - seq 分析发现，该突变独立于 H3K27me3 改变染色质可及性、调控基因表达，且对肿瘤发展至关重要，为攻克 DMG 提供新方向。
弥漫中线胶质瘤（Diffuse Midline Glioma，DMG）是儿童肿瘤学领域的一大难题。它恶性程度高，生长在大脑中线的关键部位，手术切除难度极大，而且对现有治疗手段有很强的抵抗性。患者的生存状况极为严峻，确诊后的中位生存期仅在 9 到 15 个月之间，五年生存率更是低于 2%。在探索 DMG 发病机制的过程中，研究人员发现约 80% 的 DMG 患者存在杂合的 H3.3 组蛋白 A（H3F3A）基因突变，导致 H3.3K27M 突变。这一发现成为理解 DMG 生物学特性的关键节点，但 H3.3K27M 突变在基因调控和肿瘤发生中的精确作用，却如同隐藏在迷雾之中，有待进一步揭开。
为了深入探究这一谜题，美国明尼苏达大学的研究人员开展了一系列研究。他们的研究成果发表在《Epigenetics 》杂志上，为我们认识 DMG 的发病机制带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，利用 CRISPR - Cas9 基因编辑技术，构建了包含 H3.3 野生型（WT）、H3.3K27M 突变型，以及与 EZH1 和 EZH2 共缺失组合的同基因 DMG 患者来源细胞系。之后，通过 RNA 测序（RNA - seq）全面分析基因表达变化，运用 ATAC 测序（ATAC - seq）探究染色质可及性改变。此外，还进行了体内异种移植实验，以评估细胞系的致瘤能力。
在研究结果方面：
- 建立同基因细胞系：成功利用 CRISPR/Cas9 技术对 H3F3A 基因的 H3.3K27M 区域进行编辑，获得了 SF8628 H3.3 野生型回复细胞，经多种检测方法验证基因编辑成功。同时，构建了 EZH1 和 EZH2 敲除的细胞系，确认敲除效果及对 H3K27 甲基化的影响。
- 分析基因表达变化：RNA - seq 数据的主成分分析（PCA）显示，不同细胞类型和突变状态下基因表达谱存在明显差异。火山图表明，EZH1/2 敲除导致基因显著上调，而 H3.3K27M 突变对基因表达的影响更为平衡，且整体抑制生物学通路。通过 Venn 图分类和基因本体（GO）通路富集分析，发现 H3.3K27M 突变独特影响的基因主要导致通路抑制，与 PRC2 敲除后的通路激活形成鲜明对比。
- 探究染色质可及性变化：整合 ATAC - seq 和 RNA - seq 数据发现，染色质可及性在一定程度上影响基因表达变化。针对 H3.3K27M 突变独特失调的基因，上调基因的染色质可及性显著高于下调基因。而且，H3.3K27M 突变对 HOX 基因簇的染色质状态影响与 PRC2 敲除不同，它无法像 PRC2 敲除那样诱导 HOX 基因染色质松弛和表达上调。
- 分析相关基因及细胞通路：GO 富集分析显示，H3.3K27M 突变下调基因涉及多种发育过程，上调基因与细胞外基质相关；PRC2 敲除则使发育相关基因上调，细胞结构和应激反应相关基因下调。同时，研究发现 H3.3K27M 突变对肿瘤抑制基因 CDKN2A 有独特的调控作用，使其表达上调，且这种调控与染色质重塑有关；而对肝细胞生长因子（HGF）的表达调控则较为复杂，与 H3.3K27M 突变密切相关，但不受 H3K27me3 水平影响。
- 体内评估肿瘤生长：在异种移植模型实验中，只有 SF8628 H3.3K27M 细胞能够引发肿瘤生长，其他细胞系则不能，表明 H3.3K27M 突变在肿瘤发生中具有重要作用。
研究结论和讨论部分指出，H3.3K27M 突变在 DMG 发生发展中具有多方面的重要作用。它不仅能改变染色质可及性，还能独立于 H3K27 甲基化缺失对基因表达进行独特调控。这种 PRC2 非依赖性功能影响生物学通路活性，是肿瘤发展的必要条件。这一研究成果为理解 DMG 的发病机制提供了新的视角，揭示了 H3.3K27M 突变驱动胶质瘤发生的新机制，为开发针对这种侵袭性儿科癌症的新型治疗靶点奠定了理论基础，有望为 DMG 的临床治疗带来新的突破。
