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美國科學(xué)家使用“基因魔剪”給每個癌細(xì)胞打上獨特標(biāo)記

發(fā)布日期： 2021-01-28 08:55:41 來源：科技日報

據(jù)最新一期《科學(xué)》雜志報道，美國科學(xué)家使用CRISPR基因編輯技術(shù)，給每個癌細(xì)胞打上獨特標(biāo)記，繪制出一個詳細(xì)的癌細(xì)胞演化圖譜。新研究不但更清晰地描述了癌癥轉(zhuǎn)移背后的動態(tài)過程，而且發(fā)現(xiàn)了促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的“熱點”基因和“中轉(zhuǎn)樞紐”。

當(dāng)癌癥僅限于體內(nèi)某個部位時，通?？梢酝ㄟ^手術(shù)或其他方法來治療。然而，與癌癥有關(guān)的大部分死亡由癌細(xì)胞在全身的轉(zhuǎn)移造成。轉(zhuǎn)移的確切時刻非常短暫，常常淹沒在腫瘤細(xì)胞發(fā)生的數(shù)百萬次分裂中。這些事件通常無法實時監(jiān)測。

在新研究中，研究人員使用了人類KRAS突變型肺癌小鼠模型，并用編碼Cas9蛋白的基因改造了癌細(xì)胞。當(dāng)小鼠體內(nèi)的癌細(xì)胞不斷分裂增殖時，Cas9在目標(biāo)DNA位點進(jìn)行不斷剪切，而癌細(xì)胞的DNA修復(fù)機(jī)制會不斷修補(bǔ)這些缺口，它會修補(bǔ)或刪除一些隨機(jī)的核苷酸，從而形成被稱為“插入/缺失”(indel)的獨特修復(fù)序列。這些序列會隨著細(xì)胞的分裂一代代地傳遞下去，成為每個癌細(xì)胞攜帶的獨特標(biāo)記。

這種剪切和修復(fù)幾乎在每一代中都是隨機(jī)發(fā)生的，由此可以畫出非常精細(xì)的癌細(xì)胞演化圖譜——顯示轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞在體內(nèi)的擴(kuò)散路徑和方向。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這些癌細(xì)胞盡管來自同一細(xì)胞系，但在移植后轉(zhuǎn)移的路線不同。對此，研究人員認(rèn)為，隨著原始癌細(xì)胞系經(jīng)過多代分裂，癌細(xì)胞似乎發(fā)展出了不同的轉(zhuǎn)移特性。

有的癌細(xì)胞和它的所有后代都只在一個組織中出現(xiàn)，這意味著它們沒有發(fā)生轉(zhuǎn)移;而另一些癌細(xì)胞的后代則在多個組織中出現(xiàn)。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，許多癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的第一步是從肺部轉(zhuǎn)移到縱隔淋巴組織這個“中轉(zhuǎn)樞紐”，這表明在小鼠模型中，這一部位與癌細(xì)胞向體內(nèi)擴(kuò)散密切相關(guān)。

參與研究的麻省理工學(xué)院教授喬納森·魏斯曼說，這些“中轉(zhuǎn)樞紐”在開發(fā)抗癌療法方面具有重要意義。“如果你把癌癥治療的重點放在這些部位，就可以第一時間延緩或者預(yù)防癌癥轉(zhuǎn)移的發(fā)生。”(記者馮衛(wèi)東)