Nature子刊：“跳躍基因”助長(cháng)癌癥

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來(lái)源：生物探索

2019-04-03

“跳躍基因”（jumping genes）又被稱(chēng)為轉座因子，它是一種可以改變其在基因組中位置的DNA序列。跳躍基因可能會(huì )產(chǎn)生突變，亦或是逆轉突變，細胞的遺傳特性和基因組大小會(huì )因此而改變。而DNA如果發(fā)生變異則可能會(huì )促進(jìn)癌癥的發(fā)展。

難以確定的“跳躍基因”

在漫長(cháng)的人類(lèi)進(jìn)化過(guò)程中，“跳躍基因”被隨機整合到人體的基因組中，據不完全統計哺乳動(dòng)物體內一般卻含有幾十萬(wàn)數量的跳躍基因DNA。由于跳躍基因并不等同于突變，它們不能被傳統的癌癥基因組測序所識別，所以人們很難判斷“跳躍基因”的存在，或者是出現的時(shí)間和地點(diǎn)。

近日，圣路易斯華盛頓大學(xué)醫學(xué)院的一項新研究，在很大程度上暗示了一種在腫瘤生長(cháng)過(guò)程中被稱(chēng)為“跳躍基因”的遺傳現象。這項研究發(fā)表在的Nature Genetics雜志上。

跳躍基因的進(jìn)化歷史是目前許多研究的主題，普遍認為病毒感染在它們的起源中扮演著(zhù)重要的角色。因此，這項研究為未來(lái)可能針對此類(lèi)基因的癌癥療法開(kāi)辟了新的研究方向。

所有腫瘤中都能找到“跳躍基因”

由桑福德大學(xué)的Ting Wang和Karen P. Loewentheil等杰出醫學(xué)教授領(lǐng)導的研究人員探索了基因組數據庫，專(zhuān)門(mén)尋找那些 “跳躍基因”推動(dòng)癌癥生長(cháng)的腫瘤。

跳躍基因為肺癌細胞系中的致癌基因提供了真正的啟動(dòng)子圖片來(lái)源：10.1038/s41588-019-0373-3

Ting Wang和他的同事們發(fā)現，許多癌癥都會(huì )過(guò)度增長(cháng)并促進(jìn)腫瘤生長(cháng)，在這些癌癥中“跳躍基因”就像是一種隱形的開(kāi)關(guān)，這些神秘的開(kāi)關(guān)可以迫使基因一直處于開(kāi)啟狀態(tài)，即使它應該關(guān)閉。

研究人員表示：“如果你進(jìn)行典型的基因組測序，尋找導致癌癥的基因突變，你不會(huì )發(fā)現跳躍基因。與其他癌癥類(lèi)型相比，跳躍基因在某些癌癥類(lèi)型中更為重要，但平均而言我們發(fā)現，所有的腫瘤都至少有一種跳躍基因能激活癌癥基因。”

這是很重要的信息，因為這些腫瘤往往具有侵略性，所以如果醫生能提前知道這一點(diǎn)，他們可能會(huì )采取更積極地治療策略。這也為未來(lái)的癌癥治療提供了新的研究目標。

Ting Wang和他的同事研究了癌癥基因組圖譜(TCGA)項目的一部分，他們收集了涉及15種癌癥類(lèi)型的7769個(gè)腫瘤樣本。研究人員發(fā)現，在3864個(gè)腫瘤(包括乳腺癌、前列腺癌、肺癌、結腸癌、皮膚癌和腦癌)中，共有129個(gè)跳躍基因充當著(zhù)106個(gè)癌癥基因的隱形開(kāi)關(guān)。

雖然“跳躍基因”存在于各種癌癥中，但它們的重要性因腫瘤類(lèi)型的不同而大不相同。例如，12％的膠質(zhì)瘤（一種腦癌）中至少有一個(gè)“跳躍基因”被激活。相比之下，87％的肺鱗狀細胞癌都包含“跳躍基因”。

邁出跳躍基因研究的第一步

研究人員表示，該研究在基于對基因調控而非突變的理解基礎上開(kāi)辟的癌癥治療研究的新途徑。他們發(fā)現，作為隱形開(kāi)關(guān)的跳躍基因最常發(fā)生在DNA處于開(kāi)放的狀態(tài)，這意味著(zhù)特定區域的DNA會(huì )失去一些調控功能。基因組的這些部分不再像它們應該的那樣被關(guān)閉。因此，尋找一種方法來(lái)鎖定那些不適當開(kāi)放的DNA，可能會(huì )有助于新型癌癥藥物的誕生。

這項研究提供的信息可以幫助醫生預測病人的預后。例如，具有轉座因子的腫瘤比那些缺乏這種類(lèi)型的癌癥基因激活的腫瘤更具侵略性，這些信息可以指導已有的治療策略選擇。

許多轉座因子在我們的基因組中所做的事情仍然是一個(gè)謎。這項研究首次詳細概述了它們在癌癥中的重要作用。我們希望這項研究能為科學(xué)家研究癌癥療法的發(fā)展提供新的途徑。利用基因調控的知識，我們希望找到方法來(lái)關(guān)閉這些驅動(dòng)腫瘤生長(cháng)的跳躍基因。

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