《Leukemia》：The impact of periconceptional folate on the DNA methylome of acute lymphoblastic leukemia
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为探究围孕期叶酸摄入降低儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）风险的潜在机制，研究人员开展了一项“中途会面”分析，将出生时DNA甲基化、围孕期母体叶酸摄入来源与ALL诊断时母细胞甲基化状态相关联。研究发现，多种叶酸来源相关的差异甲基化区域（DMRs）与ALL母细胞DMRs存在显著重叠，其中膳食叶酸（尤其是天然来源）可能通过调节早期DNA甲基化模式发挥保护作用，且效果在西班牙裔低收入人群中尤为显著。这项研究发表于《Leukemia》，为营养-表观遗传-疾病风险关联提供了直接证据。
儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）是儿童期最常见的恶性肿瘤，但其发病机制尚未完全阐明。越来越多的证据表明，生命早期环境暴露，特别是子宫内时期的因素，可能在疾病起源中扮演关键角色。其中，母亲围孕期（孕前及孕期早期）的营养状况备受关注。流行病学研究一致发现，母亲在围孕期摄入充足的叶酸，可以显著降低子代罹患ALL的风险。然而，这个保护作用背后的生物学机制一直是个“黑箱”——叶酸究竟是如何在分子层面改变疾病进程的？
叶酸是DNA合成和甲基化反应的关键辅助因子，而DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰，能在不改变DNA序列的情况下调控基因表达，并在胚胎发育早期大量建立。异常的DNA甲基化是ALL的诊断标志之一，而生命早期的甲基化模式也可能预示着未来的白血病风险。这引出了一个迷人的科学假设：母亲摄入的叶酸，是否通过影响子代生命早期（如出生时）的DNA甲基化模式，从而为未来是否发生ALL埋下了“表观遗传印记”？
为了验证这一假设，由Joseph L. Wiemels和Catherine Metayer等领导的研究团队，巧妙地设计了一项“中途会面”（meet-in-the-middle）分析。他们试图寻找那些既对围孕期叶酸摄入有反应，又在ALL诊断时的母细胞中发生异常甲基化的基因组区域。如果找到这样的“交汇点”，就为叶酸通过表观遗传机制影响ALL风险提供了直接证据。这项研究利用了来自加州儿童白血病研究（CCLS）的宝贵资源，包括回顾性收集的母体膳食数据、存档的新生儿干血斑（DBS）以及ALL诊断时的母细胞样本，相关成果发表在了血液学顶级期刊《Leukemia》上。
研究采用的关键技术方法主要包括：
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人群队列与样本：研究基于加州儿童白血病研究（CCLS）的人群队列，纳入了189例ALL患儿和205例匹配的健康对照。关键生物样本包括：从新生儿存档的足跟血获取的干血斑（用于代表出生时状态），以及从ALL患儿诊断时骨髓抽取物中分离的白血病母细胞。
- 2.
膳食评估与叶酸量化：通过改良的Block食物频率问卷（mBFFQ）回顾性评估母亲围孕期的叶酸摄入量，并将其量化为膳食叶酸当量（DFEs），并按总摄入、食物来源（进一步分为强化食品和天然食品）及补充剂来源进行分类。
- 3.
全基因组DNA甲基化分析：使用Illumina Infinium甲基化450K或EPIC芯片平台，对来自干血斑和白血病母细胞的DNA进行全基因组甲基化谱分析。
- 4.
生物信息学与统计分析：采用多元线性回归模型分别识别与叶酸摄入及ALL状态显著相关的CpG位点；使用Comb-p软件识别差异甲基化区域（DMRs）；通过比较两组DMRs的基因组坐标进行“中途会面”分析，评估重叠区域及其甲基化变化方向的一致性。
研究结果
白血病相关的CpGs
研究人员首先在ALL诊断母细胞与健康前B细胞之间进行了全面的DNA甲基化差异分析。Meta分析共鉴定出66,034个与ALL母细胞显著相关的CpG位点，其中绝大多数（74.9%）呈低甲基化状态。通过DMR分析，进一步识别出22,247个与ALL显著相关的DMRs，这为后续的“会面”分析提供了白血病一端的甲基化图谱。
叶酸相关的CpGs
对394名参与者（含189例病例）出生干血斑的甲基化数据分析显示，不同人口学亚组的叶酸摄入模式存在差异。例如，西班牙裔受试者从食物中摄入的叶酸显著高于非西班牙裔白人。通过控制多种混杂因素，研究分别鉴定出与总叶酸、食物叶酸、强化食品叶酸、天然食品叶酸及补充剂叶酸摄入相关的显著DMRs，数量在28至35个之间。
“中途会面”分析
这是本研究的核心。通过比较白血病相关DMRs与五种不同来源叶酸相关DMRs的基因组坐标，研究人员发现了相当比例的重叠区域，重叠率从35.7%（强化食品叶酸）到56.7%（总叶酸）不等。这表明，在出生时可检测到的、对围孕期叶酸敏感的部分甲基化位点，确实在数年后的ALL母细胞中依然呈现异常甲基化状态。
更重要的是对重叠区域甲基化变化方向的分析。由于叶酸摄入已知是降低ALL风险的，研究者预测，如果叶酸是通过直接影响甲基化来起保护作用，那么它在出生时引发的甲基化变化方向，应该与在肿瘤细胞中观察到的变化方向相反。分析发现：
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对于补充剂叶酸，重叠的DMRs中，甲基化变化方向与ALL母细胞中的变化方向表现出显著的一致性（16/18， P=0.001）。这意味着，补充剂叶酸摄入多，与出生时某些位点甲基化水平升高相关，而这些位点在ALL母细胞中也倾向于高甲基化。
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对于食物来源叶酸（特别是天然叶酸），虽然整体方向性不显著，但在某些亚组中显示出相反方向的趋势，暗示其可能的保护机制。
亚组分析
当按人种和家庭年收入进行分层分析时，出现了更精细的图景：
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在低收入参与者中，食物叶酸和天然叶酸相关的重叠DMRs，其甲基化变化方向与ALL母细胞中的方向呈现显著的相反关系。
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在西班牙裔低收入参与者中，这种天然叶酸相关的“相反方向”效应尤为明显（9/31， P=0.029）。
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这些结果表明，膳食叶酸（尤其是天然来源）对ALL的保护作用，可能通过驱动与白血病细胞相反的早期甲基化改变来实现，且这种效应在西班牙裔低收入人群中特别突出。
研究结论与意义
本研究成功运用“中途会面”策略，在表观遗传层面将围孕期营养暴露、出生时生物标志物与远期疾病终点连接起来。主要结论如下：
- 1.
建立了直接关联：研究发现，围孕期叶酸摄入（尤其是膳食来源）与儿童ALL风险降低之间的关联，部分可能是通过影响子代出生时可检测的DNA甲基化模式来介导的。那些在出生时对叶酸敏感的甲基化区域，有相当一部分在ALL发病时依然保持异常状态。
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揭示了不同叶酸来源的潜在差异机制：研究最有趣的发现之一是不同叶酸来源可能通过不同甚至相反的表观遗传机制影响风险。
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膳食叶酸（特别是天然来源）：其重叠DMRs在低收入及西班牙裔低收入人群中显示出与ALL母细胞相反的甲基化方向。这支持了一个合理的生物学解释：充足的膳食叶酸可能在生命早期促使某些基因组区域发生与白血病进程相反的甲基化改变，从而发挥保护作用。这可能也反映了更健康的整体饮食质量对降低白血病风险的有益影响。
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补充剂叶酸：其重叠DMRs的甲基化变化方向与ALL母细胞一致。这提示高剂量合成叶酸补充剂可能驱动甲基化向类似白血病的状态发展。尽管这与流行病学观察到的补充剂也具保护作用看似矛盾，但研究者指出，这可能反映了在叶酸充足与不足状态下更复杂的基因-营养互作，或者与补充剂中叶酸生物利用度更高有关。
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突出了健康公平性意义：研究特别指出，西班牙裔儿童，尤其是低收入家庭的西班牙裔儿童，可能从增加围孕期膳食叶酸摄入中获得独特的保护益处。在美国，西班牙裔儿童本身就具有最高的ALL发病率，因此这一发现对于针对高危人群制定精准的公共卫生营养干预策略具有重要指导价值。
总之，这项研究首次系统地描绘了围孕期叶酸摄入通过DNA甲基化途径潜在影响儿童ALL风险的分子地图。它不仅深化了我们对营养-表观遗传-疾病轴的理解，为ALL的一级预防提供了新的科学依据，也强调了在考虑营养干预时，需要关注营养来源、剂量以及人群的社会经济和文化背景差异。未来，进一步探索围孕期叶酸、母亲/子代遗传变异与DNA甲基化三者之间的交互作用，将能更精准地揭示儿童白血病的病因，并推动更有效的预防策略。
