幽门螺杆菌通过DNMT3B介导的ID4异常甲基化驱动胃癌进展的新机制：DEC1-SHH信号通路的角色

本研究针对幽门螺杆菌（H. pylori）感染通过表观遗传机制促进胃癌发展的关键问题，开展了H. pylori诱导ID4异常甲基化在胃癌中的作用及机制研究。研究人员通过多组学分析、体内外实验证实，H. pylori通过KLF5上调DNMT3B，介导ID4启动子高甲基化并抑制其表达；ID4作为抑癌基因与DEC1相互作用，负调控SHH/GLI1信号通路，影响胃癌恶性进展。该研究揭示了H. pylori表观遗传调控的新机制，为胃癌诊断生物标志物（ID4甲基化状态）和联合治疗策略（DNMT3B抑制剂Nanaomycin A联合SHH抑制剂Vismodegib）提供了重要依据。

　　

胃癌是全球最常见的消化道恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率分别位居全球第五和第四位，严重威胁人类健康。幽门螺杆菌（Helicobacter pylori, H. pylori）感染被世界卫生组织列为一类致癌物，是胃癌最主要的危险因素。H. pylori感染可通过表观遗传机制激活癌基因、抑制抑癌基因，进而促进胃癌的发生发展。尽管DNA甲基化作为重要的表观遗传修饰在肿瘤中已被广泛研究，但H. pylori如何诱导特定抑癌基因甲基化及其在胃癌进展中的具体机制尚不完全清楚。

抑制分化因子4（Inhibitor of Differentiation 4, ID4）属于碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）转录因子家族，但缺乏DNA结合结构域，可通过与bHLH转录因子形成异源二聚体抑制其转录活性。与ID1–ID3不同，ID4在多数癌症中扮演抑癌基因的角色。既往研究表明，ID4启动子甲基化与肿瘤进展和不良预后相关，例如在乳腺癌和前列腺癌中ID4表达下调与启动子高甲基化有关。在胃癌中，虽已有研究报道ID4启动子高甲基化与其表达下调相关，但其在H. pylori感染背景下的调控机制及功能意义仍未明确。

为此，研究人员在《Cell Death and Disease》发表论文，通过整合转录组与表观遗传多组学分析，结合体内外功能实验，深入探索了H. pylori感染通过DNA甲基化修饰调控ID4表达在胃癌进展中的作用机制，并进一步揭示了其下游信号通路网络。

本研究主要采用了以下关键技术方法：使用临床胃癌组织样本（95例肿瘤及配对癌旁组织）和萎缩性胃炎组织微阵列（80例样本）进行免疫组化（IHC）和甲基化特异性分析；建立H. pylori感染小鼠模型及细胞共培养模型；通过RNA测序（RNA-seq）、染色质免疫沉淀（ChIP）、Co-IP、CUT&Tag-seq等多组学方法筛选关键靶点与互作分子；利用细胞功能实验（CCK-8、Edu、Transwell、伤口愈合等）及动物模型（皮下成瘤、尾静脉转移模型、类器官移植模型）验证基因功能；采用甲基化特异性PCR（MSP）、MethyLight和BSP等技术定量检测ID4启动子甲基化状态；应用药理学抑制剂（如Nanaomycin A、Vismodegib）进行干预研究。

ID4是胃癌中的关键抑癌基因，与H. pylori感染和DNA甲基化相关

通过整合TSGene数据库、TCGA队列及多个GEO数据集（GSE99553、GSE10262），研究人员发现ID4在H. pylori感染的胃组织中低表达，且与胃癌患者不良预后显著相关。单细胞RNA测序分析显示，ID4主要富集于胃腺黏液细胞，在恶性细胞中表达降低。临床样本验证表明，ID4在胃癌组织中表达下调，其低表达与H. pylori感染、分化程度、T/N分期及临床分期密切相关，且是患者总体生存的独立预测因子。

H. pylori感染通过诱导ID4启动子区甲基化修饰抑制其表达

在临床萎缩性胃炎和胃癌组织中，H. pylori阳性患者ID4蛋白表达显著低于阴性患者。体内实验显示，H. pylori感染小鼠胃黏膜中ID4表达明显下调，且启动子甲基化水平显著升高。细胞实验中，H. pylori感染以浓度依赖方式增加ID4启动子甲基化、降低其mRNA和蛋白表达。这些结果证实H. pylori通过表观遗传机制沉默ID4表达。

ID4在胃癌细胞和类器官中发挥抑癌作用

ID4过表达抑制胃癌细胞增殖、迁移及上皮-间质转化（EMT）过程，下调BCL2、CyclinD1等增殖相关蛋白；而敲低ID4则促进这些恶性表型。在类器官模型及患者来源类器官移植（PDOX）模型中，ID4 knockdown促进类器官生长，而ID4过表达显著抑制肿瘤形成，表明ID4在体内外均具有抑癌功能。

H. pylori感染通过KLF5-DNMT3B通路介导ID4甲基化修饰

生物信息学分析显示，DNMT3B与ID4表达呈显著负相关，且H. pylori感染后DNMT3B表达上调。ChIP实验证明DNMT3B可直接结合ID4启动子CpG岛区域。使用DNMT3B选择性抑制剂Nanaomycin A处理可降低ID4启动子甲基化、恢复其表达。进一步机制研究表明，H. pylori通过激活STAT3磷酸化上调转录因子KLF5，后者结合DNMT3B启动子并增强其转录，从而介导ID4甲基化沉默。

ID4与DEC1相互作用共同调控下游信号通路

通过RNA-seq及CUT&Tag-seq筛选发现，ID4与bHLH转录因子DEC1（BHLHE40）相互作用。分子对接及Co-IP实验证实ID4与DEC1蛋白存在直接结合，主要作用位点为Q65和T241。ID4过表达抑制DEC1蛋白水平，而DEC1 knockdown增强ID4对细胞增殖和迁移的抑制作用，表明两者在功能上相互拮抗。

沉默DEC1增强ID4在体内外抑制肿瘤生长和转移的效果

在体内实验中，DEC1 knockdown联合ID4过表达进一步抑制皮下移植瘤的生长，减少Ki-67阳性细胞数及EMT标志物表达；而在尾静脉转移模型中，DEC1过表达则促进ID4 knockdown细胞的肺和肝转移能力，说明DEC1是ID4抑癌功能的重要负向调控因子。

ID4与DEC1通过抑制SHH信号通路调控胃癌恶性进程

多组学交集分析发现，SHH是ID4和H. pylori共同调控的关键靶基因。ID4过表达抑制SHH转录活性，而DEC1可直接结合SHH启动子并激活其转录。功能实验表明，外源重组SHH处理可逆转ID4过表达对胃癌细胞增殖和迁移的抑制作用。这些结果提示ID4通过拮抗DEC1介导的SHH转录激活，抑制SHH/GLI1信号通路活化。

ID4增强Vismodegib对肿瘤生长和转移的抑制作用

为验证靶向SHH通路的治疗潜力，研究人员使用SHH抑制剂Vismodegib处理荷瘤小鼠。结果显示，ID4过表达联合Vismodegib治疗显著抑制肿瘤生长、减少转移灶数量，并下调SHH、GLI1及EMT相关蛋白表达。这表明ID4恢复表达可增强胃癌细胞对SHH靶向治疗的敏感性。

本研究系统揭示了H. pylori感染通过KLF5-DNMT3B轴诱导ID4启动子高甲基化，导致其表达沉默；ID4蛋白通过与DEC1相互作用抑制其转录活性，进而负调控SHH/GLI1信号通路，影响胃癌细胞的增殖、迁移及转移能力。这一机制不仅深化了对H. pylori相关胃癌表观遗传调控机制的理解，也为临床提供了新的生物标志物（如ID4甲基化状态）及治疗策略：DNMT3B选择性抑制剂Nanaomycin A可逆转ID4甲基化沉默，而SHH抑制剂Vismodegib与ID4联合应用表现出协同抗肿瘤效果。该研究为胃癌的精准诊断和靶向治疗提供了重要的实验依据和思路。