Nature子刊：“跳躍基因”助長癌癥

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來源：生物探索

2019-04-03

“跳躍基因”（jumping genes）又被稱為轉(zhuǎn)座因子，它是一種可以改變其在基因組中位置的DNA序列。跳躍基因可能會產(chǎn)生突變，亦或是逆轉(zhuǎn)突變，細胞的遺傳特性和基因組大小會因此而改變。而DNA如果發(fā)生變異則可能會促進癌癥的發(fā)展。

難以確定的“跳躍基因”

在漫長的人類進化過程中，“跳躍基因”被隨機整合到人體的基因組中，據(jù)不完全統(tǒng)計哺乳動物體內(nèi)一般卻含有幾十萬數(shù)量的跳躍基因DNA。由于跳躍基因并不等同于突變，它們不能被傳統(tǒng)的癌癥基因組測序所識別，所以人們很難判斷“跳躍基因”的存在，或者是出現(xiàn)的時間和地點。

近日，圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一項新研究，在很大程度上暗示了一種在腫瘤生長過程中被稱為“跳躍基因”的遺傳現(xiàn)象。這項研究發(fā)表在的Nature Genetics雜志上。

跳躍基因的進化歷史是目前許多研究的主題，普遍認為病毒感染在它們的起源中扮演著重要的角色。因此，這項研究為未來可能針對此類基因的癌癥療法開辟了新的研究方向。

所有腫瘤中都能找到“跳躍基因”

由桑福德大學(xué)的Ting Wang和Karen P. Loewentheil等杰出醫(yī)學(xué)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員探索了基因組數(shù)據(jù)庫，專門尋找那些 “跳躍基因”推動癌癥生長的腫瘤。

跳躍基因為肺癌細胞系中的致癌基因提供了真正的啟動子圖片來源：10.1038/s41588-019-0373-3

Ting Wang和他的同事們發(fā)現(xiàn)，許多癌癥都會過度增長并促進腫瘤生長，在這些癌癥中“跳躍基因”就像是一種隱形的開關(guān)，這些神秘的開關(guān)可以迫使基因一直處于開啟狀態(tài)，即使它應(yīng)該關(guān)閉。

研究人員表示：“如果你進行典型的基因組測序，尋找導(dǎo)致癌癥的基因突變，你不會發(fā)現(xiàn)跳躍基因。與其他癌癥類型相比，跳躍基因在某些癌癥類型中更為重要，但平均而言我們發(fā)現(xiàn)，所有的腫瘤都至少有一種跳躍基因能激活癌癥基因。”

這是很重要的信息，因為這些腫瘤往往具有侵略性，所以如果醫(yī)生能提前知道這一點，他們可能會采取更積極地治療策略。這也為未來的癌癥治療提供了新的研究目標。

Ting Wang和他的同事研究了癌癥基因組圖譜(TCGA)項目的一部分，他們收集了涉及15種癌癥類型的7769個腫瘤樣本。研究人員發(fā)現(xiàn)，在3864個腫瘤(包括乳腺癌、前列腺癌、肺癌、結(jié)腸癌、皮膚癌和腦癌)中，共有129個跳躍基因充當著106個癌癥基因的隱形開關(guān)。

雖然“跳躍基因”存在于各種癌癥中，但它們的重要性因腫瘤類型的不同而大不相同。例如，12％的膠質(zhì)瘤（一種腦癌）中至少有一個“跳躍基因”被激活。相比之下，87％的肺鱗狀細胞癌都包含“跳躍基因”。

邁出跳躍基因研究的第一步

研究人員表示，該研究在基于對基因調(diào)控而非突變的理解基礎(chǔ)上開辟的癌癥治療研究的新途徑。他們發(fā)現(xiàn)，作為隱形開關(guān)的跳躍基因最常發(fā)生在DNA處于開放的狀態(tài)，這意味著特定區(qū)域的DNA會失去一些調(diào)控功能?；蚪M的這些部分不再像它們應(yīng)該的那樣被關(guān)閉。因此，尋找一種方法來鎖定那些不適當開放的DNA，可能會有助于新型癌癥藥物的誕生。

這項研究提供的信息可以幫助醫(yī)生預(yù)測病人的預(yù)后。例如，具有轉(zhuǎn)座因子的腫瘤比那些缺乏這種類型的癌癥基因激活的腫瘤更具侵略性，這些信息可以指導(dǎo)已有的治療策略選擇。

許多轉(zhuǎn)座因子在我們的基因組中所做的事情仍然是一個謎。這項研究首次詳細概述了它們在癌癥中的重要作用。我們希望這項研究能為科學(xué)家研究癌癥療法的發(fā)展提供新的途徑。利用基因調(diào)控的知識，我們希望找到方法來關(guān)閉這些驅(qū)動腫瘤生長的跳躍基因。

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