一項(xiàng)新的研究表明，癌細(xì)胞之所以具有破壞性，可能與獨(dú)特的“甜甜圈狀”DNA有關(guān)。

這項(xiàng)發(fā)表在11月20日的《自然》雜志上的研究發(fā)現(xiàn)，在一些癌細(xì)胞中，DNA不像在健康細(xì)胞中那樣堆積成線狀結(jié)構(gòu)相反，遺傳物質(zhì)會(huì)折疊成環(huán)狀，使癌癥更具侵略性。

加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的病理學(xué)教授、該研究報(bào)告的共同作者保羅·米歇爾說(shuō):“DNA不僅以其序列表達(dá)信息，還以其形狀表達(dá)信息。”

你可能還記得生物課上講過(guò)，我們的大多數(shù)DNA都緊緊地包裹在細(xì)胞核內(nèi)的染色體結(jié)構(gòu)中。幾乎所有的細(xì)胞都有23對(duì)染色體，每對(duì)染色體由大約6英尺(1.82米)長(zhǎng)的DNA組成，DNA緊緊地纏繞在充當(dāng)支架的蛋白質(zhì)群上。

這種擁擠的結(jié)構(gòu)使得一些基因可以被“閱讀”并執(zhí)行遺傳指令的分子所訪問(wèn)，而另一些基因則可以隱藏起來(lái)。其結(jié)果是高度調(diào)控的機(jī)制，阻止細(xì)胞執(zhí)行不需要的遺傳指令和以不穩(wěn)定的方式復(fù)制(創(chuàng)造新的“子細(xì)胞”)。

米歇爾告訴《生活科學(xué)》雜志:“我們對(duì)遺傳學(xué)的了解表明，細(xì)胞的變化應(yīng)該是緩慢的。”但幾年前，米歇爾和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在一種叫做膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的腦癌中，腫瘤“似乎能夠以一種毫無(wú)意義的速度變化”。當(dāng)腫瘤細(xì)胞分裂成子細(xì)胞時(shí)，它們似乎以某種方式放大了癌基因的表達(dá)可以將正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞的基因。

事實(shí)證明，這些放大的致癌基因副本中的一些已經(jīng)“脫離了染色體的束縛”，米歇爾說(shuō)。根據(jù)作者在雜志上發(fā)表的一篇論文，在從染色體中掙脫出來(lái)后，它們掛在細(xì)胞內(nèi)的其他DNA片段上 。他們隨后發(fā)現(xiàn)，這些“染色體外”的DNA片段(ecDNA)實(shí)際上存在于近一半的人類癌癥中，但很少在健康細(xì)胞中被檢測(cè)到 自然在2017年。

在這項(xiàng)新的研究中，他們發(fā)現(xiàn)了為什么ecDNA如此健壯。結(jié)合成像和分子分析顯示，這些DNA片段被蛋白質(zhì)包裹成環(huán)狀，類似于在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的環(huán)狀DNA。

這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)使細(xì)胞的機(jī)器更容易獲取大量的遺傳信息包括致癌基因-因此它可以快速轉(zhuǎn)錄并表達(dá)它們(例如，指示一個(gè)健康的細(xì)胞癌變)，米歇爾說(shuō)。這種容易獲得的特性使得腫瘤細(xì)胞能夠產(chǎn)生大量的促癌基因，快速進(jìn)化，容易適應(yīng)變化的環(huán)境。

更重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，與健康細(xì)胞按常規(guī)和預(yù)期的方式將其基因分配給子細(xì)胞不同，這些癌細(xì)胞的ecDNA是隨機(jī)分布的。Mischel說(shuō)，這就像“一個(gè)輸送大量致癌基因的工廠”，導(dǎo)致一些子細(xì)胞在單個(gè)細(xì)胞分裂中接收到多個(gè)致癌基因副本。

“這是一個(gè)非常令人興奮的研究，”西北大學(xué)Lurie癌癥中心癌癥基因組中心主任馮岳說(shuō)，他沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。“這項(xiàng)工作代表了ecDNA在人類癌癥中如何促進(jìn)腫瘤形成的概念上的進(jìn)步。”

米歇爾和其他一些研究報(bào)告的作者是無(wú)限生物公司的聯(lián)合創(chuàng)始人，該公司正在研究基于ec-DNA的療法。該研究的合著者Vineet Bafna也是該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人之一，并持有該公司數(shù)字蛋白質(zhì)組學(xué)的股份，但作者聲稱這兩家公司都沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。