日前,一项刊登在国际杂志Nature Genetics上的研究报告中,来自美国文安德尔研究所(Van Andel Research Institute,VARI)等机构的研究人员通过研究开发了一种简单直接的计算方法来测定细胞的年龄,这一壮举性研究或能帮助研究人员针对癌症和其它人类疾病开发出更加有效简单的筛查和监测方法。
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研究人员表示,我们利用了一种渐进的能够测量损失的特殊化学标记进行研究,这种标记能够调节基因的活性,同时在机体发育最早期阶段能够被检测到,这些变化能够贯穿个体的一生,其与机体细胞相关而不是机体的实际年龄,能够有效预测癌细胞的变化情况。这项研究基于2011年研究人员的发现,此前研究者Berman及同事首次在癌症基因组的特殊区域中发现甲基化基团(DNA标记)的缺失,然而,此前研究者所使用的技术无法检测到正常细胞中所发生的变化。
研究人员Laird说道,当细胞开始分裂时,细胞的细胞时钟就开始计时了,我们所开发的新方法能够帮助我们追踪细胞过去分裂的历史,同时测定年龄相关的遗传代码的改变情况,这些改变或能促进机体正常的老龄化和异常状况。人类机体中含有近乎40万亿个细胞,每个细胞都能够被追溯到其含有单一DNA拷贝的单一受精卵细胞,在人的一生中,这些细胞会不断分裂,在不同阶段,根据机体不同的因素移除损伤或衰老的细胞,比如在环境刺激下或伤口愈合时。
尽管机体已经进行了详细的生物质量控制检查,但每个细胞分类都会破坏基因组的完整性,从而留下一些不断积累的变化,其中最为主要的就是基因组中甲基化基团数量和位置会发生巨大变化,而这也是胚胎开始发育时所出现的过程,同时该过程还会贯穿机体整个生命周期。研究者Berman说道,我们所采用的新技术能够将这一过程推动到胚胎在子宫发育的早期阶段,这让人觉得非常奇妙,考虑到目前研究者的假设,似乎在通往癌症的道路上,这一过程的进程相对较晚一些,同时其在肿瘤形成的早期阶段也扮演着至关重要的作用。
当甲基化基团缺失,即出现低甲基化,就形成了很多癌症最常见的特征,然而目前研究人员并不清楚其背后所涉及的分子机制,然而在较高更新率的组织中出现癌症似乎更为严重一些,比如皮肤和上皮组织,这种现象在儿童癌症中表现也尤为突出,比如儿童的髓母细胞瘤。研究者Shen说道,较高更新率的组织通常而言都非常容易患上癌症,因为这些组织中会积累很多错误,同时也会驱动正常细胞转化成为癌变细胞,而一旦细胞发生癌变的话,正常的细胞衰老过程就会增强并加速这一效应,累积效应似乎是一列失控的“货运列车”。
研究者Wanding Zhou表示,这项研究涵盖了39种不同的肿瘤、超过340个人类和200个小鼠的数据库,我们对其进行了深度的分析,如果没有来自大规模测序研究(包括癌症基因组图谱)计划所公开的数据研究人员或许无法进行相应的深入分析,而本文研究恰恰就是一个很好的例子,由于研究人员能够获取更为广泛的数据,如今他们就能看到这些数据的确能够有效推动他们在各领域的研究进展了。
原始出处:
Wanding Zhou, Huy Q. Dinh, Zachary Ramjan,et al. DNA methylation loss in late-replicating domains is linked to mitotic cell division. Nature Genetics (2018) doi:10.1038/s41588-018-0073-4
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