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人类机体或是携带不同基因组充满突变的“镶嵌复合体”

来源:本站原创 2019-06-24 23:06

2019年6月25日 讯 /生物谷BIOON/ --根据对29种不同组织类型进行全面调查分析后,研究者发现,人体是一个由携带不同基因组的细胞簇组成的镶嵌复合体(complex mosaic),这是迄今为止研究人员进行的此类规模最大的研究,他们对收集自大约500名个体机体的样本进行分析,相关研究结果于6月6日刊登在了国际杂志Science上,或有望帮助科学家们理解癌症发生的机制以及如何更早对检测发现癌症。

图片来源:Science Photo Library

来自桑格研究院的科学家Inigo Martincorena表示,如今我们都意识到了实际上人类就是一个“镶嵌复合体”,我们机体大量细胞中都携带有致癌突变,而这些突变或许就是癌症发生的种子,当细胞开始积累突变时组织镶嵌就会出现,在细胞分裂过程中会缓慢发生DNA突变,或者暴露于诸如紫外线或烟草等环境因素都会引发突变积累,当携带既定突变的皮肤细胞开始分裂时,其就会在机体中产生与附近皮肤在遗传特性上并不相同的皮肤斑块。

此前研究结果发现,皮肤、食道和血液中都存在高水平的镶嵌现象,这些结果通常是研究人员对在显微组织样本进行对特性基因进行测序所获得的。

复杂的模式

这些研究引起了麻省总医院计算生物学家Gad Getz博士的关注,因此他及其同事就想采取一种不同的方法进行研究,他们通过深挖来自基因型-组织表达计划(GTEx project)中的RNA测序数据库,而不是对样本进行DNA的测序研究,由于人类机体能利用DNA作为模板来转录RNA序列,而有时候DNA的突变会反映在RNA中。

研究者Getz对来自大约500名个体29份组织中的6700份样本进行分析获得了相应的数据,但其方法也存在一定缺陷,并非所有的DNA都会编码RNA,因此并非每一种DNA突变都会在RNA序列中显现出来,而且由于GTEx计划中的样本量相对较大,携带特殊基因组的小型细胞簇中的DNA特征可能就会被更大数量的其它细胞所淹没。

总体而言,这项研究发现,某些类型组织中镶嵌现象的数量要少于研究者此前的预期,但研究者指出,这项最新研究表明,镶嵌现象或许存在于多种组织中。具有高细胞分裂率的组织(比如组成皮肤和食管的组织等)更倾向于比低细胞分裂率的组织具有更多的镶嵌性,而且镶嵌现象也会随着年龄的增加而增加,尤其在肺部和皮肤组织中普遍存在,这些组织经常会暴露于损伤DNA的环境因子中。

图片来源:statnews.com

细微的信号

名为TP53的基因能帮助修复细胞中DNA的损伤,其被认为是基因组的“守护者”,然而该基因是一个最常见的突变位点,TP53的特定改变往往与癌症发生有关,但在细胞产生肿瘤之前或许还需要其它基因发生额外的突变。来自加拿大的癌症基因组学家Erin Pleasance博士指出,我们早期会看到一些癌前病变,随后其会积累更多突变,最终一小部分突变可能会转变为癌症。

目前研究人员需要找到方法来进行分类确定哪些细胞会发生癌变,哪些细胞是正常细胞,这对于进行癌症的早期诊断及开发新型抗癌疗法至关重要。来自约翰-霍普金斯医疗集团的科学家Cristian Tomasetti开发出了能检测血液中循环肿瘤DNA的方法,他们希望有一天能用来寻找癌症的早期迹象,Tomasetti表示,我们的研究团队起初非常惊讶地发现,其中有些突变与癌症发生相关,而这或许就能够指示癌症的存在,如今很多研究者还需要联合研究来阐明癌症发生的分子机制,并寻找新型的抗癌之法。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Keren Yizhak, Fran?ois Aguet, Jaegil Kim,et al. RNA sequence analysis reveals macroscopic somatic clonal expansion across normal tissuesScience  07 Jun 2019:Vol. 364, Issue 6444, eaaw0726 DOI: 10.1126/science.aaw0726

【2】Martincorena I, Roshan A, Gerstung M, et al. Tumor evolution. High burden and pervasive positive selection of somatic mutations in normal human skin. Science. 2015 May 22;348(6237):880-6. doi: 10.1126/science.aaa6806.

【3】Martincorena I, Fowler JC, Wabik A, et al. Somatic mutant clones colonize the human esophagus with age. Science. 2018 Nov 23;362(6417):911-917. doi: 10.1126/science.aau3879

【4】Genovese G, Kahler AK, Handsaker RE,et al. Clonal hematopoiesis and blood-cancer risk inferred from blood DNA sequence. N Engl J Med. 2014 Dec 25;371(26):2477-87. doi: 10.1056/NEJMoa1409405

【5】Heidi Ledford. The human body is a mosaic of different genomesNature(2019) doi: 10.1038/d41586-019-01780-9

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