通过口腔癌表观遗传景观表征揭示染色质结构在癌症发展中的关键作用

表观遗传学改变，如染色质结构和DNA甲基化的变化，已在多种肿瘤类型中得到广泛研究。然而，口腔癌，尤其是口腔腺癌，受到的关注却少得多。本研究结合激光捕获显微切割技术和多组学微批量测序，系统描绘了口腔癌的表观遗传学景观，包括染色质结构、DNA甲基化、H3K27me3修饰和基因表达。在癌变过程中，肿瘤细胞表现出重新组织的染色质空间结构，包括受损的区室结构和改变的基因-基因相互作用网络。值得注意的是，一些结构改变在表型非恶性的癌旁组织中也能观察到，而在正常细胞中则未发现。我们开发了transformer模型来识别单个基因组位点的癌变倾向，从而确定每个样本的致癌状态。对癌症表观遗传学景观的深入分析提供了证据，表明染色质重构是口腔癌进展的重要标志，并且与基因组改变和DNA甲基化重编程密切相关。特别是，癌细胞中频繁发生拷贝数变异的区域在癌症和正常样本中均表现出强烈的空间绝缘性。口腔鳞状细胞癌中异常的甲基化重编程与染色质结构和H3K27me3信号密切相关，这些进一步受到内在序列特性的影响。我们的研究结果表明，结构变化在两种不同类型的口腔癌中既显著又保守，与转录组改变和癌症发展密切相关。值得注意的是，尽管与鳞状细胞癌相比，口腔腺癌的基因组拷贝数改变发生率显著较低，甲基化改变程度也较小，但其结构变化仍然非常明显。我们预计，对不同类型的原发性口腔肿瘤及其亚型的表观遗传重编程进行全面分析，可以为口腔癌的新型检测和治疗方法设计提供额外指导。