近日，北京大学第一医院周利群教授课题组与中科院北京基因组研究所慈维敏研究员课题组、刘江研究员课题组合作，在单碱基水平探究了5-甲基胞嘧啶（5-mC）和5-羟甲基胞嘧啶（5-hmC）在透明肾细胞癌（clear cell Renal Cell Carcinoma，ccRCC）中的重编程模式和规律，发现了5hmC作为肾癌潜在的预后标记物以及5hmC在肾癌发生中可能的驱动作用及其分子机制，寻找到一种潜在的肾癌治疗新策略。该研究结果（“Loss of 5-hydroxymethylcytosine is linked to gene body hypermethylation in kidney cancer”）于2015年12月18日在线发表在Cell Research杂志上。北京大学第一医院周利群教授的博士生郭中强、北京基因组研究所的陈科和张靖为该论文的共同第一作者。该项研究得到重大基础研究项目（2015CB856200）和国家自然科学基金（91231112、81372746、81101940）的支持。

ccRCC是肾癌中最常见的亚型，90%以上的ccRCC患者中 VHL 抑癌基因是失活的，但在小鼠实验中发现该基因的缺失并未能引起透明细胞癌形成，这意味着还存在其它的致瘤机制。以往的研究发现，与肾癌发生发展、患者总体生存率以及预后相关的基因突变主要集中在表观调控因子上，意味着表观遗传变异对肾癌的发生发展起到了重要的作用。长期以来由于技术的限制，以前研究观察到的全基因组甲基化修饰包含了5mC和5hmC两部分修饰的总和，并不知道它们各自真实的修饰水平、相互调控关系及其生物学意义。

研究团队通过质谱方法发现与以往研究结果的不同——同癌旁组织相比，肾癌样品中5mC的总体水平并没有显著变化，而5hmC在全基因组上的修饰则在几乎所有的肿瘤患者中呈现一致的显著下调。采用原发肿瘤组织芯片、免疫组化染色分析分析5hmC 和5mC 的动态规律并同临床信息关联，他们发现几乎所有ccRCC样本中5hmC的水平都降低了，5hmC水平还可以作为独立因子预测患者的总体生存期：5hmC水平越低，患者的生存期越短。研究团队进一步通过整合BS-Seq和Tet氧化辅助的重亚硫酸盐测序结果，克服了以往大多数研究只关注启动子区域的甲基化状态，以及广泛使用的重亚硫酸盐测序BS-Seq方法不能区分5mC和5hmC等局限，获得了单碱基分辨率的5mC真实的修饰水平以及5hmC全基因组图谱。该研究清晰阐明了基因体区（gene body）存在着广泛的超甲基化；并且证实了肾癌发生过程中5hmC重编程被抑制，导致肾癌细胞中存在广泛的基因体区超甲基化。进一步研究还发现，基因体区的甲基化修饰同一些基因的沉默有显著关联。他们推测，5mC或者5hmC在基因体区的改变可能是通过类似mRNA剪切的方式来调控基因表达的，但其功能还需深入研究。他们通过在裸鼠模型中回调5hmC水平，发现可以减慢肿瘤细胞的侵袭性，抑制肿瘤生长。

研究团队的发现不但清晰阐明了肾癌发生过程中5mC真实重编程规律，并阐明了5hmC重编程参与肾癌特异的DNA甲基化图谱形成。结合临床数据发现，5hmC水平降低而非5mC水平降低是肾癌更敏感的预后表观标记物，而裸鼠实验中5hmC的回调抑制了肿瘤的生长也说明了5hmC在肾癌中的重编程不是一种伴随现象，更有可能是一种驱动力。该研究通过探索肾癌中5mC和5hmC的重编程的动态变化和规律，暗示5hmC可以作为肾癌预后监测的新的表观遗传标记物和靶向治疗的靶点。