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Nature:测量单个皮肤细胞中积累的DNA突变可预测黑色素瘤风险

来源:本站原创 2020-10-13 12:26

2020年10月13日讯/生物谷BIOON/---根据一项新的检测单个皮肤细胞中DNA突变的研究,来自美国加州大学旧金山分校和犹他大学的研究人员指出,早在发现任何可疑的痣之前,就可以估计最致命的皮肤癌---黑色素瘤---的风险。相关研究结果近期发表在Nature期刊上,论文标题为“The genomic landscapes of individual melanocytes from human skin”。
鉴定人皮肤细胞中的突变,图片来自Nature, 2020, doi:10.1038/d41586-020-02749-9。

阳光造成的皮肤损伤会随着时间的推移而积累,但往往是肉眼不可见的。然而,皮肤细胞内的DNA也会在多年的太阳紫外线照射下积累损伤,这种损伤是可以测量的。

论文通讯作者、加州大学旧金山分校皮肤科助理教授A.Hunter Shain博士表示,这项研究中开发的检测皮肤损伤的基因组方法可用于估计普通人群中个体的基线黑色素瘤风险,并对皮肤科医生应该多久对某人进行一次癌症筛查提出建议。

Shain说,“事实证明,所谓正常的皮肤中的许多细胞充满了与黑色素瘤相关的突变,这些突变是阳光照射的结果。黑色素瘤通常仅在几十年的突变损伤积累后才会出现,但有些人的风险比其他人更大。有了我们开发的技术,那些积累突变最多的人可以被更密切地监测,并可以寻求更好地保护自己免受阳光照射。”

黑色素瘤产生于一种称为黑素细胞(melanocyte)的皮肤细胞中。黑素细胞制造黑色素,从而有助于保护包括大量存在的角质细胞在内的皮肤细胞免受阳光损伤。但是。当DNA损伤导致黑素细胞生长失控时,黑素细胞面临着最大的风险。

根据美国癌症协会的统计,黑色素瘤的发病率正在上升。2020年,美国约有10万人将被诊断为黑色素瘤,约有6850人死于这种癌症。白人一生患黑色素瘤的风险约为38分之1,黑人约为1000分之1,西班牙裔约为167分之1。黑色素瘤在早期发现时可以通过手术切除,但一旦扩散就很难治疗。

在这项研究中,这些作者一次一个细胞地对皮肤样本中的黑色细胞DNA进行测序,统计突变情况,重点是少数促进黑色素瘤出现和生长的突变。这些皮肤样本来自六个人:两个黑色素瘤幸存者和四个从未患过黑色素瘤的人的尸体。所有的人都是白人。这些作者分析了来自背部、头部、腿部、肩部、臀部和脚部的共133个黑素细胞的DNA。

这些作者发现,相比于从未患过黑色素瘤的人的皮肤中的黑素细胞,来自前癌症患者黑色素瘤附近的正常皮肤的黑素细胞有显著更多的突变,包括黑色素瘤相关的突变。

Shain说,有很多痣的人仍然应该接受筛查,但只有30%的黑色素瘤产生于已经存在的痣。

Shain说,“黑色素瘤真地可以凭空出现。我们在这项研究中发现,正常皮肤中含有很多已表现出一些癌症相关突变的黑素细胞。从本质上讲,我们发现了70%的黑色素瘤前体并不是由先前存在的痣产生的。”

Shain说,虽然更多的阳光照射会导致更高的风险,但这种相关性是复杂的,这还与肤色、固有的DNA修复能力和其他因素有关。儿童时期的晒伤可能比成年时期的职业暴露(如户外工作)带来更大的风险。Shain说,“测量突变可能是一种衡量所有这些变量对黑色素瘤风险的净影响的好方法。”

奇怪的是,与长期暴露在阳光下的区域(如面部)相比,黑色素瘤更经常发生在皮肤的间歇性暴露区域,如背部或大腿。与这一规律相一致的是,Shain的研究团队发现背部和四肢中的黑素细胞发生的突变比头颈部皮肤中的更多。

Shain说,这项研究中进行的单细胞分析使得人们能够关注皮肤中相对稀疏的黑素细胞,并识别出具有癌前突变的细胞,不过完成这一目标需要将新的技术方法组合在一起。

由于与包含众多细胞的典型生物样本相比,单个细胞中的DNA数量太少,因此必须对DNA进行扩增以获得足够的数量。用于扩增DNA的酶会引入错误,但Shain团队使用了额外的实验室方法来更好地区分扩增错误和真正的突变,并开发了计算机算法来进一步提高这种分析的准确性。

Shain说,“我们期待,这些方法的精简、自动化版本有朝一日将广泛用于测量黑色素瘤的风险,并可作为癌症筛查建议的基础。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Jessica Tang et al. The genomic landscapes of individual melanocytes from human skin. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2785-8.

2.Seeds of cancer in normal skin
https://www.nature.com/articles/d41586-020-02749-9

3.Risk of deadly skin cancer may be gauged by accumulated DNA damage
https://medicalxpress.com/news/2020-10-deadly-skin-cancer-gauged-accumulated.html


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