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Science:健康组织中的基因突变更加常见!

  日期:2018-10-26  来源:基因谷

已知癌症是由DNA突变引起的。然而直到现在,关于突变如何随着时间推移在健康组织中积累我们却知之甚少。上周发表在《Science》上的一项新研究就此问题提供了新的细节。 



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随着我们年龄的增长,细胞分裂次数变多,突变也随之累积。这些发生在正常组织中的突变,被称为“体细胞突变”。


因为癌症是基因突变积累的结果,因此了解这些突变是如何随着时间累积的对于理解癌症起源来说非常重要。


这种缓慢的逐渐积累的突变可能也是衰老过程的一个重要部分。然而迄今为止,科学家们仍很难精确描述出体细胞的行为方式,这主要限于技术原因。


这篇新研究首次深入研究了细胞是如何在健康组织中发生变异和相互竞争的。


描绘健康细胞中的基因突变


在该研究中,来自Wellcome Sanger研究所和剑桥大学MRC癌症研究所的研究人员对9名年龄在20-75岁的健康志愿者的食道进行了组织取样。这些人都没有食道癌或其他疾病史。


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图片来源:Wellcome Sanger Institute, Genome Research Ltd


接下来,研究人员进行全基因组测序以绘制这些健康样本中突变细胞的存在。他们意外地发现,20多岁人的每个细胞中至少携带数百个突变。对于年龄更大的人来说,这一数字上升至2000。然而,研究人员发现,只有特定基因的变化才会产生显著影响。


某些基因中的突变使这些细胞具有竞争优势,也就是说,当它们分裂时,会在与没有这种突变细胞的竞争中取得优势,并定植大片组织,于是就形成了突变细胞积聚。


人到中年时,健康食道中超过一半的细胞可能携带癌症基因突变。


研究负责人之一Phil Jones教授说:“在显微镜下,来自于健康个体(没有癌症迹象)的食道组织看起来完全正常。在对基因进行分析之后,我们惊讶地观察到健康食道组织的细胞中也充满了突变。在人到中年时,可能体内的突变细胞比正常细胞还要多。”


探究与癌症相关的基因


研究人员发现,在几乎所有食道癌中都存在的一种突变基因——TP53,已经在5-10%的正常细胞中发生了突变。这表明,癌症的发生来源于这一小部分突变细胞。


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图片来源:《Science》


此外,他们还对另外一种名为NOTCH1的基因产生了兴趣。NOTCH1在细胞分裂中至关重要。人到中年时,几乎一半细胞都有这种基因突变。


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图片来源:《Science》


事实上,健康组织中NOTCH1突变比食管癌更为常见。这就对基因在癌症中的作用提出了新的疑问:与主流观点相反,NOTCH1基因突变可能会预防癌症。


共同第一作者Jo Fowler博士说:“多年来,我们已经对癌症基因组进行了测序,并在患者之间寻找常见的突变基因。我们认为常见的基因突变正是导致癌症的原因。然而,现在我们已经观察了正常的组织,并惊讶地发现,NOTCH1基因突变在正常细胞中比在癌症细胞中更加普遍,而我们之前一直认为NOTCH1基因与食道癌相关。这可能改变研究人员深入研究肿瘤形成或生长的方式。”


Jo Fowler博士说:“这些结果表明,科学家可能需要根据正常组织的测序重新思考一些癌症基因的作用。


目前的研究为食管癌的起源提供了新的思路。事实上,“健康的”食道被证明是一个密集的突变细胞网络,携带着与癌症相关的基因突变,这可能会促使研究人员将焦点转向新的方向。


这一发现为我们的细胞在衰老过程中如何发育提供了新的线索。作为共同通讯作者,Wellcome Sanger研究所的Inigo Martincorena博士说:“值得注意的是,到目前为止我们还没有意识到这种现象的严重程度。这也提出了许多关于这些突变如何导致衰老和其他疾病的问题,为未来的研究开辟了新的途径。”


英国癌症研究中心的首席科学家Karen Vousden教授认为,作为癌症研究人员,我们不能低估研究健康组织的重要性。这项研究让我们更接近于在正常组织中寻找线索,帮助我们识别出患病风险更高的个体。




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