众多周知，老年人患癌的风险更高。然而学界对相关机制的研究，多聚焦在体细胞突变上。7月19日Science子刊科学进展上，由耶鲁医学院MORGAN LEVINE团队主导的研究，通过甲基化测序，找到了可跨越多个组织，区分肿瘤和正常组织的表观标志物，称其为CellDRIFT。CellDRIFT标志物由2322个CpG位点，随年龄增大，这些位点甲基化的比率增加，并在重编程时暂时重置。该研究表明，年龄相关的细胞复制可能驱动细胞的表观遗传学变化，并可能推动它们进入更具致瘤性的状态。

论文地址：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf4163

论文标题：More than bad luck: Cancer and aging are linked to replication-driven changes to the epigenome

1） 研究背景与方法

当解释衰老与癌症的关系时，通常的假设是干细胞中的随机突变累积解释了比种系倾向和环境因素更多的癌症发生。然而突变不是唯一的，甚至可能不是最重要的，由细胞生长引起的分子事件。DNA 甲基化会随着细胞分裂，发生实质性的改变，并且与许多癌症的建立、驱动和维持有关。在衰老、癌症和增殖中观察到的 DNA甲基化变化具有一些显著的模式，例如在启动子中的甲基化率增加，以及在基因间区和重复元件中的甲基化缺失。

通过对比永生化的人胎儿星形胶质细胞在细胞分裂不同阶段的甲基化情况（使用Illumina 850甲基化芯片检测，共检测45万个CpG位点），去除性染色体上剩余的44.2万位点，先通过PCA聚类降维，WGCNA共表达分析聚类，用以选出基于体外细胞培养的，与体外细胞分裂数量(cPD)或体内衰老的甲基化模块。

之后在上述的体外模型和来自人类肝脏(N = 85,23至83岁)的多年龄样本之间的共识聚类基础上，发现与体外细胞分裂数量(cPD)或体内衰老的14个共有模块中，其中两个模块ーー被称为“黄色”和“褐色”ーー突出地表现出随着增殖和老化而持续增加的特征（d）。这两个模块中共计2322个CpG位点作为细胞复制相关的标志物，研究者称其为CellDRIFT。中每行代表一个组织，每列代表一个聚类模块，可以看到只有名为黄色和橙色的模块，跨组织的年龄相关性都很高，因此选择这两列中的位点作为衰老相关标志物。

，不同聚类模块与年龄相关性的热图

CellDRIFT相关位点信息，以及基于R语言的计算工具，可在https://github.com/MorganLevineLab/CellDRIFT中找到，基于其中提供的位点与基因，可以用于癌症/衰老等相关领域的研究，也可用于癌症早筛/生存率检测产品的开发。

2）标志物生物学意义

根据基因注释得到的功能分析，可以发现大部分CellDRIFT位于启动子区域，启动子附件或5

utr区（a），这与之前研究的结论一致。b展示了两个模块的基因富集情况，涉及 EZH2结合位点和染色质可及性热点区域。c展示了每个模块中的基因间转录因子和染色质调控的相关性。

研究找到的CpG位点的功能描述

3）CellDRIFT在癌症早筛及生存率相关的预测

之后研究者使用多种方法，评估CellDRIFT的预测价值（a）。通过评估来自乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌和甲状腺癌患者和对照的合并癌症和正常组织在CellDRIFT位点的差异（b），可以发现正常组织上的甲基化比率显著低于癌组织。通过乳腺癌患者的Cox生存率分析，发现CellDRIFT位点集的甲基化程度，可预测患者的生存率，通过对比随年龄增长的正常乳腺细胞之后是否发展为癌细胞，可以发现之后产生癌组织的一组，在CellDRIFT位点上的甲基化程度现在高于没有产生癌组织的那一组。以上分析结论指出，CellDRIFT中的CpG位点与癌组织的产生相关，可以通过检测CellDRIFT中的位点，开发适用与多组织的癌症早筛检测，以及癌症患者生存率的相关检测。

CellDRIFT的预测价值的评估结果

根据SEER展示的各个部位恶性癌症的发病率，经过log处理后发现与CellDRIFT位点上的甲基化程度正相关，即发病率越高的组织，该组织由于细胞复制导致的表观标记物越高（e），而f展示的个组织全生命周期体细胞分裂数与CellDRIFT位点甲基化比例也呈线性相关，由此可说明CellDRIFT位点代表的是与细胞复制相关的标志物。

4）细胞重组可以逆转CellDRIFT位点甲基化状态

通过分析来自人成纤维细胞重编程为诱导多能干细胞(iPSC)的时间过程数据，并在 Yamanaka 因子重组的三个阶段(启动，成熟和稳定)中追踪 CellDRIFT的甲基化程度，可以发现代表细胞复制的甲基化状态，可以被细胞重组逆转（即随着细胞重组而降低，直到稳定期再上升，a），而经过诱导的干细胞，其全周期CellDRIFT位点上的甲基化程度也更低（b）

细胞重组对CellDRIFT位点的影响

5）总结

该研究考察体外观察到的，由于DNA复制导致表观遗传重塑的特征，并据此找出具有跨组织通用性的标志物。研究表明，这些标志物上的甲基化程度随着体内年龄的增加而增加，并可能是组织从正常组织向致瘤转化的基础。通过使用复制引起的分子变化的特征(即CellDRIFT中的位点) ，可以量化和跟踪随着衰老发生过程中的不可避免的熵紊乱。虽然组织特异性干细胞分裂率可能设定了不同组织中癌症发展的基线风险，但癌症风险的个体差异可能不完全是基于运气，而是可能部分反映了不同个体的表观遗传衰老率。因此，有必要对干预措施进行研究，以减缓或逆转表观遗传变化伴随年龄增长而来的积累。虽然表观遗传重编程等应用表明，表观遗传标志物的逆转是可能的，但围绕细胞去分化以及可行性和靶向效率的问题意味着这种技术远远没有实际应用。这就带来了一个亟待回答的问题: 积极的生活方式，是否可以超越偶然性，通过逆转衰老相关的标志物，来调节我们在避免癌症上的运气。