Nature子刊：科學家們發現了測量細胞年齡的新方法

來源：CC0 Public Domain

4月2日發表在《Nature Genetics》雜誌上的這項研究結果揭示了一種漸進的、可測量的特定化學標記的缺失，這些化學標記調節基因活動，並在發育的最早階段就可以被檢測到。這些持續一生的變化可以反映細胞年齡，，是與細胞有關，而不是實際年齡，同時還預示著癌細胞的變化。

doi:10.1038/s41588-018-0073-4

這項工作是Cedars-Sinai的 Benjamin Berman博士和VARI的Peter W. Laird博士以及Hui Shen博士長期合作的結果。早在2011年， 它是基於Berman 和 Laird就首次明確在2011年的發現，當時他們首次確定這些DNA標記 （稱為甲基團）的缺失發生在癌症基因組的特定區域。然而，當時使用的技術無法檢測到正常細胞中發生的這一過程。

Laird說：「當細胞開始分裂的時候，我們的細胞時鐘就已啟動進入了倒計時。新的方法使我們能夠追蹤過去細胞分裂的歷史，並測量與年齡相關的基因編碼變化，從而觀察它如何導致正常的衰老和功能障礙。」

人體中有接近40萬億個細胞，每一個細胞都可以追溯到一個單一的受精卵細胞，其中包含了個體DNA的原始版本。在人的一生中，這些細胞分裂，根據身體功能、環境污染和傷口癒合等因素，細胞分裂會以不同的速率替換舊的或受損的細胞。

儘管經過了精心設計的生物質量控制檢查，但每個細胞分裂都會破壞基因組的完整性，留下越來越多的變化。其中，最主要的是基因組上甲基團數量和位置的發生了巨大的變化，部分的過程從胚胎髮育開始，並在整個生命周期中持續。

Berman說：「我們新方法的結果引人驚訝的是最新研究讓我們驚訝的是，它們將這一過程的開始推到子宮發育的最早階段。」 「這完全令人驚訝這完全出乎意料，因為目前的假設是，這一過程在癌症發展中相對較晚期。這一發現也表明，它在腫瘤形成過程中起著較早的作用。」

雖然DNA甲基化(稱為低甲基化)的缺失是許多癌症的共同特徵，但這一現象背後的機制至今仍未為人所知。「高轉換率的組織出現的癌症更為嚴重，如皮膚和上皮細胞，因為有更多的機會來積累和迫使正常細胞改變為惡性腫瘤。」Shen說。「我們所看到的是一種正常的細胞衰老過程，一旦細胞癌變，它就會加速擴張。這種累積效應與失控貨運列車類似。」

這項研究涵蓋了39個不同的腫瘤，超過340個人類和200個小鼠數據(最深入的研究)，如果沒有大規模測序項目(包括癌症基因組圖譜)的大量公開數據，這是不可能實現的。DNA甲基化損失通常發生在癌症基因組中，主要發生在被稱為部分甲基化的區域(PMDs)的層內相關的晚期複製區域內。

「這個研究項目是一個很好的例子，它將我們自己的數據與外部可用數據集相結合以發現新事物。」Zhou說，「如果這個項目是在三年前完成，那麼故事的發展就會略有不同。現在，由於獲得更廣泛的數據，我們才可以取得這項研究成果。」

責編：浮蘇

參考資料

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