5-hmC

5-hmC（5-羟甲基胞嘧啶）是胞嘧啶碱基的一种关键表观遗传修饰，由 5-甲基胞嘧啶（5-mC）在 TET 家族 酶的催化下通过氧化反应生成。作为 DNA 主动去甲基化路径的核心中间体，5-hmC 主要富集于活跃转录的基因体和增强子区，被视为基因活化的标志。在 2025 年的肿瘤精准医学中，5-hmC 不仅是理解克隆性造血（CHIP）演化的关键，更是液体活检领域追踪肿瘤组织来源（Tissue-of-Origin）的最灵敏分子标签。

5-hmC · 分子档案

5-Hydroxymethylcytosine Profile (点击展开)

                   5-hmC 分子结构图

表观遗传“第六碱基”

前体碱基	5-mC
关键催化酶	TET 1/2/3
辅助因子	Fe(II), α-KG, VitC
基因组分布	活跃转录 Gene Body
检测技术	hmC-Seal, TAB-seq
分子量	257.22 g/mol (核苷)
液体活检价值	极高 (组织特异性)

分子机制：去甲基化路径中的核心接力

5-hmC 的产生标志着 DNA 从“沉默状态”向“激活状态”的生化转变：

• 阶梯式氧化： 在 TET 家族 酶的作用下，5-mC 依次氧化为 5-hmC、5-甲酰基胞嘧啶（5-fC）和 5-羧基胞嘧啶（5-caC）。这一路径最终通过碱基切除修复恢复为胞嘧啶（C）。
• 转录许可作用： 5-hmC 通过排斥甲基结合蛋白（MBDs）并募集特异性羟甲基结合蛋白，使染色质结构松弛，从而允许转录因子结合。
• 肿瘤缺失景观： 在 IDH1/2 突变（产生 2-HG）或 TET2 缺失的恶性细胞中，5-hmC 水平剧烈下降，导致抑癌基因被锁定在沉默状态。

临床景观：5-hmC 在精准肿瘤学中的应用

应用场景	病理/分子特征	2025 年临床地位
早期肝癌 (HCC) 筛查	cfDNA 中 5-hmC 标签呈现高度器官特异性。	灵敏度 >90%，在乙肝/肝硬化高危人群监测中优于 AFP。
血液肿瘤风险评估	全局性 5-hmC 丢失作为 TET2 功能丧失的生化指标。	用于区分生理性衰老与致病性 CHIP 克隆。
泛癌种原发灶追溯	5-hmC 景观保留了原始组织的转录指纹。	作为 CUP（原发灶不明癌症）精准分诊的核心技术平台。

干预策略：重塑羟甲基化景观

• 代谢增敏疗法： 研究证实，补充大剂量 维生素 C 可作为 TET2 的共激活因子，恢复受损的 5-hmC 水平，诱导髓系肿瘤细胞分化。
• 5-hmC-Seal 液体活检： 利用化学标记技术对 cfDNA 中的 5-hmC 进行高灵敏度富集，是 2025 年多癌种早筛（MCED）的主流方案。
• 表观药物联合： 将 5-hmC 水平的监测作为 地西他滨 等去甲基化药物疗效评估的早期“温度计”。

关键关联概念

• TET2： 催化 5-hmC 生成的最关键调节基因。
• CHIP： 涉及 5-hmC 景观重构的克隆性造血状态。
• 地西他滨： 调节甲基化平衡的临床核心药物。
• 液体活检： 5-hmC 在临床转化中的主战场。

       权威参考文献与学术点评
       

[1] Tahiliani M, et al. (2009). Conversion of 5-methylcytosine to 5-hydroxymethylcytosine in mammalian DNA by MLL partner TET1. Science.

               【学术点评】： 该项研究是现代表观遗传学的转折点，它不仅重新发现了“第六碱基”5-hmC，更确立了 TET 家族在 DNA 去甲基化中的催化地位，彻底改变了学术界对基因组稳定性调节的认知。

[2] Song CX, et al. (2017). 5-Hydroxymethylcytosine signatures in cell-free DNA provide information about tumor tissue-of-origin. Nature Genetics.

               【学术点评】： 本文奠定了 5-hmC 在液体活检领域的应用基石。其核心贡献在于证明了 cfDNA 中的 5-hmC 标签具有比传统甲基化更高的组织特异性，为“精准追溯原发灶”提供了可靠的技术途径。

[3] Ko M, et al. (2010). TET2 mutations in myeloid malignancies. Nature.

               【学术点评】： 临床肿瘤学的关键证据。该研究将 5-hmC 的生化丢失与血液肿瘤中的 TET2 突变直接关联，为骨髓增生异常综合征（MDS）和急性髓系白血病（AML）的分子分层提供了生化解释。

5-hmC · 知识图谱关联

           TET2基因 • DNA去甲基化 • 液体活检 • IDH1/2 • CHIP • 维生素C疗法 • 地西他滨 • CpG岛