意義深遠！Cell：Sanger研究所揭示癌細胞的突變起源

癌細胞在細胞分裂過程中。圖片來源：美國國立衛生研究院

我們知道，所有的癌症都是由DNA突變引起的，這些突變在基因組中形成「突變特徵」的分子指紋。目前，已經發現了50多種不同的突變特徵，其中許多是由外部因素造成的，例如紫外線照射或吸煙。另一些是由於細胞內部的因素，如DNA修復機制的失敗。然而，許多突變特徵的成因尚不清楚，這非常具有挑戰性。

3月7日，發表在《Cell》雜誌上的一項論文中，來自Wellcome Sanger研究所的研究人員和他們的合作者研究了1001種人類癌細胞系和577種人類癌症移植物的基因組序列，發現了在人類癌症中的一種主要突變模式，發生在癌細胞株的爆發中。但這些突變爆發的原因仍是未解之謎。

這一結果意義深遠，讓科學家能夠直接在人類癌細胞中研究導致癌症發展的突變原因。進一步了解這些突變過程，可以幫助研究人員找到研究癌症預防和治療的新途徑。

具體來說，研究人員研究了1001個人類癌細胞系和577種人類癌症移植物的基因組序列，包括在癌症研究和治療測試中應用最廣泛的模型。他們使用了所有已知的突變信號，並對每個癌症模型中存在的特徵進行了標註。這一研究讓科學家們能夠選擇特定的細胞系，並研究癌細胞中每一種突變模式是如何隨著時間而變化的。

他們發現，來自已知外部因素（如吸煙或紫外線）的突變特徵不再在細胞系中產生時，而大多數與細胞內部因素相關的特徵仍在以穩定的速度產生。然而，令人驚訝的是，他們發現，與DNA編輯蛋白APOBEC相關的兩個常見突變特徵，實際上在細胞系中會隨著時間的推移開啟和關閉，他們將這種現象稱為「偶發性突變（episodic mutagenesis）」。

APOBEC DNA編輯酶是先天免疫系統的一部分，通過引起HIV等病毒的突變保護我們免受感染，從而在病毒基因組中留下APOBEC突變特徵。與APOBEC相似的特徵是癌症的一種主要突變模式，在70%以上的癌症類型中都有發現。對此，有一種理論認為，病毒或炎症可以激活酶來改變人類基因組。然而，細胞系不受炎症的影響，也沒有發現病毒，這表明這與其他因素有關。

論文的第一作者、來自Wellcome Sanger研究所的Mia Petljak博士說：「人類DNA中的突變特徵代表了過去發生的突變過程的痕迹。在對細胞系隨時間變化的突變特徵進行的第一次系統研究中，我們發現，以前與APOBEC酶相關的特徵是唯一的突變，這些突變是突然發生的。隨著時間的推移，不斷產生與APOBEC相關和其他特徵的細胞系現在為我們和其他研究小組提供了一套強大的工具來研究人類癌症的根源——突變的起源。」

來自Wellcome Sanger研究所的作者Peter Campbell博士說：「通過對1000多個公開可用的癌細胞株進行變異特徵信息的注釋，我們為研究這些特徵背後的生物學機制提供了有史以來最大的資源。現在，研究人員將能夠選擇正確的細胞系進行研究，並系統地敲除單個基因，以研究隨著時間的推移，這將如何影響任何突變特徵的產生。」

英國癌症研究中心的發現研究主任David Scott博士說:「這個國際團隊已經建立了一個巨大的基因庫，其中包含了支持癌症的基因密碼。科學家隨時都可以利用這些基因信息從基因庫中『檢出』癌細胞，來研究這些疾病的具體病因。癌症是一個全球性的問題，需要一個全球性的解決方案。」

Wellcome Sanger研究所的首席作者Mike Stratton教授說：「人類癌症細胞株具有導致癌症的突變過程的特徵。我們研究這些特徵的成因將有助於更好地理解癌症的起源。如果我們能確定是什麼觸發了這些突變過程，就有可能避免或限制這它，從而有助於預防癌症。」

責編：探索君

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參考資料：

1）Major mutation pattern in cancer occurs in bursts

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