美国国家医学院院士Andy Feinberg应邀做客上医学者论坛
3月28日下午，美国约翰斯·霍普金斯大学Andy Feinberg教授应邀做客上医学者论坛，在明道楼二楼多功能厅做了题为Epigenetic Stochasticity in Normal Development and Cancer的学术报告。报告会由基础医学院院长汤其群主持。
Andy Feinberg教授是美国国家医学院院士、美国艺术与科学院院士，他是肿瘤表观遗传学的奠基者之一，也是表观基因组学研究的先驱，在多个领域做出杰出贡献，曾被Web of Science评为被引用最多的作者之一。此次，他应邀担任“上医学者论坛”第四期的主讲嘉宾。
Andy Feinberg教授围绕“在正常发育和癌症方面的表观遗传特性转化”这一题目，首先介绍了DNA甲基化在发育方面的重要作用。我们体内的每个组织、器官，都有其特定的DNA甲基化谱，DNA甲基化参与决定干细胞分化的“轨道”。而在癌症等疾病中，DNA甲基化也扮演着重要角色。全基因组测序分析表明，DNA突变只能解释1-10%的常见病，而除了DNA突变之外，人们又发现表观遗传学变化也是重要的致病原因。Feinberg教授等人的开创性工作发现，细胞癌变、恶化过程中，原本被“关闭”的染色质区域（异染色体/LOCKs/LADs）会被错误地“打开”，变成常染色质。在这个过程中，DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传因素发挥着关键作用，它们的变化改变了细胞核内的组织结构，改变了细胞命运的“轨道”。但是癌变过程伴随着大量的DNA甲基化变化，如何分析是个难题。
后来有一次，Feinberg教授带他的儿子到英国伦敦的威斯敏斯特教堂参观，当走到量子物理学家保罗·狄拉克的墓碑前，看到上面镌刻的狄拉克方程时，一个念头突然闪进Feinberg教授的脑中：细胞内的各种化学修饰的本质都是电磁相互作用，那么DNA甲基化有没有可能体现着某种量子特征呢？能否用量子力学的思路来分析DNA甲基化变化对系统的影响呢？
为了解开心中这一疑团，年过半百的Feinberg教授重回校园，攻读了工程学硕士。在毕业论文中，他设计了新算法分析DNA甲基化变化对整个系统的影响：用0代表非甲基化的CpG，1代表甲基化的CpG，-1代表未知的甲基化状态，设计算法，模拟进化过程中的DNA甲基化变化，发现在不确定的进化压力下，拥有较大DNA甲基化差异的系统会更加稳定。这一模型比前人的模型更接近自然状态。
之后，Feinberg教授又对细胞癌变过程中的表观遗传学变化进行了建模分析，发现可以用热动力学的思路来理解癌变过程。癌变是一个墒增的过程，在癌变开始发生时，细胞的体系变得更加混乱（由DNA甲基化等表观遗传信号表征），然后该体系开始建立新的稳定体系，其中具有无限增殖等特征的稳定体系被建立起来，癌细胞形成，其染色质的表观遗传状态被重排，很多异染色体被打开。按照这一思路，我们可以用DNA甲基化的改变预测癌症风险。他也提出了“CpG island
shore”的概念，这是一种CpG富集、甲基化程度中等的DNA区域，在癌变过程中，该区域上的表观遗传学修饰经常发生特征性变化，可以以此分析癌变程度。
在深入浅出的讲座之后，在座师生积极提问，Feinberg教授均一一作答。如有学生问及癌症的驱动型突变、癌症治疗靶点的问题，Feinberg教授认为，癌变是细胞从随机发生的混乱体系到新稳态被建立的过程，这是一个系统性的变化，因此可能很难从单个靶点入手，找到从根本上治疗癌症的方法。应该尝试一些可以改变系统稳态的方法，或许可以从改变细胞核组织结构入手。Andy
Feinberg教授的讲座展现了关于癌变的另一种诠释角度，高屋建瓴，发人深省，在座同学均表示收获颇丰，讲座在热烈的掌声中落下帷幕。
“上医学者论坛”是由基础医学院主办的“双一流建设与学科文化建设”的高端学术系列讲座，也是基础医学院庆祝上医90周年的系列活动之一，从2016年下半年至今，已经连续举办4期。