中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员孔祥谦团队，联合美国约翰霍普金斯大学教授Stephen Baylin团队、重庆医科大学教授郭祖奉团队，成功揭示了DNA甲基化维持蛋白UHRF1和DNMT1的“高阈值效应”，并据此建立了高灵敏度细胞水平筛选体系，为DNA甲基化干预药物研发提供新支撑。3月26日，相关成果发表于《先进科学》。

降低UHRF1/DNMT1冗余表达，下调DNA甲基化维持阈值，提升细胞对DNA甲基化抑制剂的响应敏感性。研究团队供图

论文第一作者、中国科学院广州生物医药与健康研究院与中国科学技术大学联合培养博士生夏翠翠介绍，DNA甲基化异常是驱动恶性肿瘤和多种遗传性疾病的关键表观遗传机制。UHRF1-DNMT1调控轴作为干预药物研发的重要靶标，虽已吸引广泛关注，但现有药物存在毒性大、易耐药等问题，且非核苷类DNA甲基化抑制剂研发受阻，主要因缺乏灵敏、高通量的细胞水平药物筛选体系。

研究团队在中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目资助下，系统分析了UHRF1和DNMT1在维持DNA甲基化中的剂量需求，发现二者具有功能冗余性，肿瘤细胞仅需正常水平10%~20%的蛋白即可维持全基因组DNA甲基化状态，只有当其活性被抑制超过80%~90%时，才会出现显著的去甲基化和抑癌基因再激活。这一“高阈值效应”制约了药物发现效率。

针对此，研究团队提出“遗传学干预促进化学干预”策略，通过基因编辑降低DNMT1或UHRF1蛋白水平，提高细胞对活性化合物的响应敏感性。在此基础上，团队构建了部分敲除的细胞模型，建立了整合荧光素酶NLuc的细胞水平报告基因系统。该体系有效缓解了“高阈值效应”，将甲基化抑制剂筛选灵敏度和动态范围提升50-200倍。

进一步地，研究团队对包含7000余种已知活性化合物的化合物库进行高通量筛选，证实该体系能高效、特异地反映抑制剂的在靶作用效果。团队还提出了“先诱导DNA去甲基化、再序贯联合组蛋白修饰抑制剂”的用药策略，为表观遗传药物联合应用提供了新依据。

“DNA甲基化是维持细胞谱系身份和调控细胞命运转换的重要表观遗传基础。靶向其异常调控，不仅有望纠正病理性基因表达失衡，还可从细胞命运重塑层面实现对异常细胞谱系的精准干预。”论文最终通讯作者孔祥谦表示，该研究为开发具有细胞谱系重塑与干预潜力的新型DNA甲基化抑制剂提供了方法学支撑，有望推动相关药物研发进程。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202519080