腫瘤最重要的一個特點就是脫氧胞嘧啶甲基化形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。DNA甲基化是一個甲基添加到DNA分子上的過程。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)5mC的出現(xiàn)和分布對基因調(diào)節(jié)很重要，它也可以作為診斷的關(guān)鍵生物標(biāo)記物。因此研究DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄之間的關(guān)系對于揭示細(xì)胞反應(yīng)以及新藥開發(fā)很重要。

大量的DNA甲基化和轉(zhuǎn)錄分析已經(jīng)產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，但是從中找出和癌癥發(fā)展相關(guān)的關(guān)鍵基因卻很困難。為了解決這個問題，來自日本大阪大學(xué)的研究人員使用高斯方程將大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為平滑函數(shù)，從中提取出合適的信息——可以代表5mC甲基化水平的信息。

“腫瘤中包含一種叫做腫瘤干細(xì)胞（CSCs）的細(xì)胞，它們可以自我更新,具有致癌性，并在化療和放療耐藥性中發(fā)揮著重要作用。”這篇發(fā)表在《Science Reports》上的研究的第一作者M(jìn)asamitsu Konno解釋道。“因此我們想通過CSC模式酶鳥氨酸脫羧酶確定胞內(nèi)5mC的情況，以找到治療靶標(biāo)。”

一種新的計算方法將基因表達(dá)水平和甲基化修飾數(shù)據(jù)整合在一起，使得研究人員成功地發(fā)現(xiàn)TRAF4是一個重要的化療耐藥基因。通過這種方法，研究人員還確定了幾種治療人胃腸癌（包括食管癌）的藥物的效果。已有許多研究報道某些腫瘤（如乳腺、肺部及前列腺腫瘤）中TRAF4表達(dá)異常，但是這是首個研究發(fā)現(xiàn)TRAF4對于調(diào)節(jié)人食管癌CSCs功能至關(guān)重要。

“我們的數(shù)學(xué)方法可以同時用于鑒定和定量胃腸癌干細(xì)胞中導(dǎo)致化療耐藥的潛在靶標(biāo)。”通訊作者Yuichiro Doki說道。“我們的結(jié)果不僅為針對食管癌靶點的藥物開發(fā)帶來了關(guān)鍵信息，還可以用于大規(guī)模篩查CSC藥物治療靶點。”