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2022-05-10 15:37

常见的基因突变使癌细胞获得额外的染色体来帮助它们生存

Common genetic mutation allows cancer cells to gain extra chromosomes that help them survive

科学家们发现了一种基因突变,这种突变使癌细胞能够容忍染色体数量异常——这种情况通常会杀死细胞——从而使它们能够适应环境并继续生长。

人类细胞通常有46条染色体(23对)。如果它们有或多或少的非整倍体,那么它们很可能死亡或生长非常缓慢。然而,非整倍体在生长中的癌症中很常见。

由伦敦癌症研究所的科学家领导的这项研究表明,当他们关闭一种名为BRG1的蛋白质的基因时,癌细胞能够获得额外的染色体,而不会出现通常在非整倍体细胞中看到的任何负面结果。

研究人员说,这项在实验室中对癌细胞的新研究为为什么这么多癌细胞是非整倍体,但仍然能够进行过度生长提供了见解。他们希望这些发现将增加我们对癌症如何能够在新环境中迅速进化的理解。

发现科学,就像这项工作,对癌症研究至关重要,因为它增加了我们对癌症生物学的基本理解。在寻找可能有效治疗癌症的新药时,如果没有能够阐明癌症内部情况的发现,就不可能知道从哪里开始。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

BRG1基因的作用

研究人员观察了在癌细胞中关闭BRG1基因时会发生什么。他们发现,开始时细胞不快乐,复制非常缓慢。但经过八个月的时间,他们逐渐恢复了健康。

这种稳定的适应度恢复与许多细胞变成非整倍体有关,这在BRG1基因活跃的对照细胞中是看不到的。这些发现表明,BRG1的缺失允许癌细胞发生非整倍体进化。

非整倍体可能对癌细胞有利,因为它提供了更多的遗传变异和额外的基因拷贝,使它们能够进化和适应新的环境。理解和应对癌症的适应和进化能力是ICR的一个关键研究领域,也是ICR当前研究战略的核心部分。

这项研究还强调了一种称为SWI/SNF的蛋白质复合体的作用,这是一组一起工作的蛋白质,缠绕和解开DNA,使其可以被复制或修复。

五分之一的人类癌症含有导致SWI/SNF复合物功能丧失的突变,这表明SWI/SNF具有肿瘤抑制作用。然而,我们还远没有完全了解SWI/SNF在癌症中的作用。

本研究中关闭的蛋白BRG1是SWI/SNF复合体的关键部分。由于具有非整倍体的癌细胞在失去BRG1后可以快乐地存在,本研究提示SWI/SNF在防止非整倍体耐受方面发挥了作用。

以不同数目的染色体存活

研究人员还发现,当BRG1消失时,与非整倍体耐受性相关的生物途径立即发生变化。科学家们认为,这些非整倍体耐受途径的早期变化,允许没有BRG1的细胞拥有不同数量的染色体,而不会像非整倍体细胞中常见的健康损失。

科学家们通过在BRG1关闭的癌细胞和BRG1活跃的对照细胞中诱导非整倍体,进一步测试了BRG1在非整倍体耐受中的作用。

他们发现,在接触一种导致非整倍体的药物7天后,没有BRG1的细胞存活的数量大约是有BRG1的细胞存活数量的两倍。这进一步支持了没有BRG1的细胞比有BRG1的细胞更能耐受非整倍体的观点。

提供线索

研究铅教授杰西卡·唐斯只有表观遗传学和基因组稳定教授说:“我们的研究有助于揭示一个因素可以解释许多癌细胞能够幸福的存在和成长与异常的染色体数量当这种状态通常导致减少细胞健康。在未来,这些发现可能会为癌症生长如何被扰乱提供线索。

“我们所做的了解癌症的基本生物学和进化的工作对我们对抗这种疾病至关重要。”

该研究的联合第一作者、ICR表观遗传学和基因组稳定性团队的高级科学官员Pedro Zuazua-Villar博士说:“癌症是如此具有挑战性的治疗,因为它非常复杂,可以适应其环境的变化。这项研究发现,对非整倍体的耐受是癌细胞能够如此有效地适应和进化的一种方式。

“通过这样的研究,我们希望最终能够从单个肿瘤样本预测癌症演化的路径,这样医生就可以看到并应对癌症的下一步行动。”