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2021年9月Science期刊不得不看的亮点研究

  1. 谱系追踪
  2. 裂谷热病毒
  3. Lrp1
  4. 乳腺癌
  5. 胰腺癌
  6. ERα
  7. CD28
  8. 树人综合征
  9. MyoAAV
  10. CAR-T
  11. 实体瘤
  12. ILC3
  13. 结直肠癌
  14. 免疫细胞

来源:本站原创 2021-09-30 23:56

2021年9月30日讯/生物谷BIOON/---2021年9月份即将结束了,9月份Science期刊又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与各位分享。1.Science:重大进展!新方法让成年哺乳动物的心肌细胞恢复年轻状态,可使心脏具有再生能力doi:10.1126/science.abg5159现有研究表明,成年哺乳动物的心脏不包含心脏干细胞,而

2021年9月30日讯/生物谷BIOON/---2021年9月份即将结束了,9月份Science期刊又有哪些亮点研究值得学习呢?小编对此进行了整理,与各位分享。

1.Science:重大进展!新方法让成年哺乳动物的心肌细胞恢复年轻状态,可使心脏具有再生能力
doi:10.1126/science.abg5159


现有研究表明,成年哺乳动物的心脏不包含心脏干细胞,而且绝大多数心肌细胞不会分裂。因此,在成年哺乳动物的心脏中,心肌细胞的替换非常缓慢,阻止了受损心肌的再生。心肌细胞的有丝分裂后的性质阻止了心脏肿瘤的形成,但同时也将心肌细胞的更新降到最低。相比之下,胎儿心脏显示出相当大的再生潜力,因为存在不太成熟的仍有增殖能力的心肌细胞。


图片来自Pixabay/CC0 Public Domain。

在一项新的研究中,来自德国马克斯普朗克心肺研究所、哥廷根大学医学中心、德国心血管研究中心、马克斯普郎克分子生物医学研究所和加拿大曼尼托巴大学的研究人员发现有可能对心肌细胞进行重编程以修复受损的心肌组织。相关研究结果发表在2021年9月24日的Science期刊上,论文标题为“Reversible reprogramming of cardiomyocytes to a fetal state drives heart regeneration in mice”。在这篇论文中,这些作者描述了他们修复小鼠受损心脏的方法,以及在测试中效果如何。

这项新的研究建立在先前研究---表明如果婴儿在子宫内遭遇心脏损伤,心脏可以自我修复,因为心肌细胞处于一种允许恢复青春的状态---的基础上。在出生后或以后的生活中则不是这样,这是因为心肌细胞没有再生能力。经过几年的努力,这些作者发现了一种让成年心肌细胞恢复到类似胎儿的心肌细胞的方法:利用转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc(OSKM)对它们进行重编程。他们的研究表明,表达这些因子可使心肌细胞更新。这种重新编程还包括使用抗生素多西环素(doxycycline)这种开关。

具体而言,他们发现Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc(OSKM)的心脏特异性表达能诱导成年的心肌细胞去分化到类似于胎儿心肌细胞的多能性状态,从而赋予成年心肌细胞以再生能力而重新进入有丝分裂。OSKM的瞬时特异性表达延长了产后小鼠心脏的再生窗口期,并诱导成年心肌细胞的基因表达程序,从而使之类似于胎儿心肌细胞。延长OSKM在成年心肌细胞中的表达会导致心肌细胞重编程和心脏肿瘤的形成。在心肌梗塞前和心肌梗塞期间短期表达OSKM可以改善心肌损伤并提高心脏功能,这表明时间上控制的心肌细胞去分化和重编程可以使成年哺乳动物的心肌细胞重新进入有丝分裂,促进心脏再生。

2.Science:大规模研究揭示VNTR变异影响人类身高等一系列性状
doi:10.1126/science.abg8289


在一项新的研究中,来自美国布莱根妇女医院、布罗德研究所和哈佛医学院的研究人员发现,一类涉及人类基因组中长重复序列的基因修饰可以影响多种与健康相关的特征。相关研究结果发表在2021年9月24日的Science期刊上,论文标题为“Protein-coding repeat polymorphisms strongly shape diverse human phenotypes”。

他们发现这类称为可变数目串联重复序列(variable number tandem repeat, VNTR)的基因修饰与包括身高、头发卷曲以及心脏和肾脏疾病风险在内的近24种性状密切相关。VNTR是基因组中长度从7到数千个碱基对的部分,在不同的个体中重复的次数不同。

Loh实验室开发了新的工具来分析人类外显子组测序数据并研究潜在的VNTR。他们与布罗德研究所成员、布罗德研究所斯坦利精神病研究中心基因组神经生物学主任、哈佛医学院教授Steve McCarroll合作,对人类基因组蛋白质编码区的118种VNTR进行研究。他们通过研究英国生物库中约41.5万名参与者的基因数据,评估这些VNTR的长度变化是否与人类性状有关。

这些作者发现,其中的五种VNTR对多种性状有贡献,往往表现出以前没有报道过的强烈关联。其中的一种VNTR位于LPA基因中,该基因编码脂蛋白(a),与心血管疾病的风险有关。他们的分析能够剖析这种VNTR与LPA的其他变体一起占了脂蛋白(a)水平遗传变异的90%。

这些作者还发现,编码一种软骨成分的ACAN基因中的一种VNTR与身高有关。该基因中的VNTR长度差异似乎可以改变身高高达3.2厘米。论文共同第一作者、McCarroll实验室研究科学家Bob Handsaker说,“我们的发现表明,这些VNTR可以产生真正有效的影响。这更加证明了基因组的这些复杂区域可能真的很重要,需要对此开展更多的研究。”

3.Science:揭示SAA蛋白向肠道髓样细胞提供视黄醇以促进肠道适应性免疫机制
doi:10.1126/science.abf9232


在一项新的研究中,来自美国德克萨斯大学西南研究中心的研究人员鉴定出血清淀粉样蛋白A(serum amyloid A, SAA)-视黄醇复合物的一个受体,它介导视黄醇摄取到肠道髓样细胞。此外,他们还确定了这种视黄醇摄取机制是如何影响维生素A依赖性免疫的。相关研究结果发表在2021年9月17日的Science期刊上,论文标题为“Serum amyloid A delivers retinol to intestinal myeloid cells to promote adaptive immunity”。


SAA蛋白通过LRP1将视黄醇输送到肠髓细胞,促进适应性免疫。图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abf9232。

利用包括化学交联和质谱分析在内的生化方法,这些作者确定了低密度脂蛋白(LDL)受体相关蛋白1(LRP1)是SAA的细胞表面受体,它能够高亲和力结合SAA-视黄醇复合物。他们发现了LRP1介导细胞表面结合和SAA-视黄醇复合物在体外培养的细胞中的内吞作用。在肠道中,LRP1表达水平最高的是CD11c+髓样细胞,它们有效地结合SAA-视黄醇复合物,从而将视黄醇内化。SAA及其LRP1受体的生理作用是通过两种小鼠模型---整个Saa基因座缺失的Saa-/-小鼠和髓样细胞特异性缺失Lrp1基因的Lrp1ΔCd11c小鼠---在体内确定的。

对这些小鼠的研究显示,SAA及其LRP1受体促进了体内肠道髓样细胞对视黄醇的吸收,并促进了将视黄醇转化为视黄酸的酶的表达。因此,SAA和髓样细胞表达的LRP1是维生素A依赖性适应性免疫产生所必需的,包括B和T细胞归巢到肠道和IgA产生。最后,他们发现在免疫后,SAA和LRP1促进了对肠道感染的免疫力。

综上所述,这些作者确定了SAA是视黄醇结合蛋白,将视黄醇输送到产生视黄酸的肠道髓样细胞。SAA-视黄醇复合物与肠道髓样细胞表面的LRP1结合并被内吞,为视黄酸的酶促产生提供视黄醇。因此,SAA和LRP1促进了肠道中维生素A依赖性适应性免疫的产生,增强了免疫后对肠道感染的抵抗力。

4.Science:炎症在促进胰腺瘤发生的同时限制组织损伤
doi:10.1126/science.abj0486


胰腺导管腺癌(PDAC)是一种以预后不良为特征的肿瘤,代表了炎症和激活的癌基因之间合作的一个独特的例子。胰腺癌经常在慢性胰腺炎的背景下发生,与炎症微环境有关。正如许多实验模型中的大量证据所支持的那样,当发生在胰腺炎的背景下时,KRAS(胰腺癌的普遍致癌驱动因素)的突变会导致肿瘤加速发展,并诱发肿瘤性前体病变(neoplastic precursor lesion)的出现,如腺泡-导管化生(acinar-to-ductal metaplasia)和可以演变成浸润性肿瘤的胰腺上皮内瘤(pancreatic intraepithelial neoplasia)。

值得注意的是,在没有癌基因激活的急性和慢性胰腺炎期间,肿瘤前胰腺改变,特别是腺泡-导管化生,已经被发现,这表明炎症除了致癌转化外,还有其他作用。为了更好地理解炎症过程和胰腺肿瘤发生之间的关系,来自美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心的研究人员使用不同的小鼠模型来研究应对急性胰腺损伤的暂时性炎症事件的长期影响,以及炎症消退如何与激活的癌基因合作,在正常上皮细胞中驱动肿瘤进展。相关研究结果发表在2021年9月17日的Science期刊上,论文标题为“Epithelial memory of inflammation limits tissue damage while promoting pancreatic tumorigenesis”。

通过研究不同小鼠模型中炎症对正常胰腺上皮细胞的影响,这些作者发现在完全缓解后很长一段时间内,暂时性炎症事件促使胰腺上皮细胞与致癌的Kras合作诱导胰腺肿瘤。事实上,从一次急性炎症中恢复后,胰腺上皮细胞显示出一种持久的适应性反应,这种适应性反应与导致多种基因表达程序(包括在癌症进展过程中激活的胚胎程序)激活的持续性转录和表观遗传重编程有关。在促进肿瘤发展的同时,这种对组织损伤的适应性有利于在随后的炎症事件中迅速获得腺泡-导管化生。这种腺泡细胞的快速去分化程序,在刺激持续的时间内,让组织迅速和明显地完全恢复,代表了一种生理机制:通过快速减少酶原的产生来限制组织损伤,否则会助长进一步的损伤和炎症。因此,暴露于初始炎症的胰腺组织对后续炎症发作的反应明显减弱,组织损伤有限。鉴于化生损伤是由丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号的激活介导的,这些作者证实Kras的激活突变,通过MAPK组成性信号维持不可逆的腺泡-导管化生,对胰腺炎症引起的组织损伤有保护作用。

5.Science:癌细胞出人意料地利用遗传技巧逃避免疫系统
doi:10.1126/science.abg5784


肿瘤抑制基因长期以来一直被认为能够阻止细胞生长,防止癌细胞扩散。科学家们认为,这些基因的突变从而使肿瘤不受控制地蓬勃发展。如今,在一项新的研究中,来自美国布莱根妇女医院和丹娜-法伯癌症研究所的研究人员发现了许多这些存在缺陷的肿瘤抑制基因的一个令人惊讶的新作用。他们报告说,100多个发生突变的肿瘤抑制基因可以阻止免疫系统发现和摧毁小鼠体内的恶性肿瘤细胞。相关研究结果发表在2021年9月17日的Science期刊上,论文标题为“The adaptive immune system is a major driver of selection for tumor suppressor gene inactivation”。论文通讯作者为布莱根妇女医院遗传学家Stephen Elledge博士。


图片来自Pixabay/CC0 Public Domain。

传统的观点认为,对于绝大多数的肿瘤抑制基因来说,突变允许细胞失控,不受控制地生长和分裂。但这种解释有一些漏洞。例如,许多这些基因的突变版本在放入培养皿中的细胞中时,实际上并不会导致细胞疯狂生长。科学家们无法解释为何免疫系统---它通常能高度熟练地攻击异常细胞---没有采取更多措施将新肿瘤扼杀在萌芽状态。

这篇新论文提供了一些答案。Elledge及其研究团队探究了7500个基因的影响,包括已知与人类癌症有关的基因。在这些与癌症有关的基因中,有三分之一或更多的基因一旦发生突变,就会触发阻止免疫系统根除肿瘤的机制,而且往往是以一种组织特异性的方式进行的。

6.Science:中瑞科学家联手揭示血清素抑制可卡因成瘾机制
doi:10.1126/science.abi9086


与人们普遍认为的相反,可卡因只在20%的消费者中引发成瘾。但是,当他们失去对可卡因摄入的控制时,他们的大脑中会发生什么?在一项新的研究中,得益于一种新的实验方法,来自瑞士日内瓦大学和中国北京大学的研究人员揭示了一种可卡因在大脑中特有的作用机制,这种机制的特殊性在于,除了引发所有毒品摄入都会增加的多巴胺外,还会引发血清素(serotonin,也称为5-羟色胺)的大量增加。事实上,血清素对多巴胺引起的奖励系统的过度兴奋起着内在的制动作用,其中多巴胺是一种导致成瘾的神经递质。相关研究结果发表在2021年9月10日的Science期刊上,论文标题为“Synaptic mechanism underlying serotonin modulation of transition to cocaine addiction”。


二甲-4-羟色胺和血清素的化学结构式,图片来自Wikipedia Commons。

这些作者首先教会了一大群小鼠自愿地自我服用可卡因,然后增加了一个限制条件:每次它们自我服用可卡因时,它们都会收到一个稍微不愉快的刺激(电击或空气喷射)。然后这些小鼠分成了两组:80%的小鼠停止了可卡因摄入,而20%的小鼠尽管会经历不愉快,仍然继续这种摄入。论文共同作者、日内瓦大学的科学合作者Vincent Pascoli强调说,“这种强迫性行为正是对成瘾的定义,它影响了20%的人,在小鼠和人类中都是如此。”

该实验用可卡因不再与血清素转运体相关联的小鼠重复进行,因此在服用可卡因时只有多巴胺增加。60%的小鼠随后出现了成瘾性。在其他使用不影响血清素的奖励系统刺激方案的小鼠中也发现了同样的情况。Lüscher说,“如果给这些小鼠注射血清素,成瘾率就会下降到20%。因此,血清素是可卡因天然的制动因子,在五次中有四次是有效的。”

7.Science:靶向补体因子C1q有望缓解创伤性脑损伤的长期不良影响
doi:10.1126/science.abj2685


创伤性脑损伤(traumatic brain injury, TBI)是导致儿童和成人残疾的一个主要原因。TBI每年影响全世界6900万人,并可导致认知功能障碍、感觉处理困难、睡眠中断和癫痫。这些不良后果大多在TBI后数月或数年后表现出来,是由最初的撞击所造成的间接的继发性损伤所引起。由于原发性损伤基本上是不可逆的,因此,了解继发性损伤在何处、何时以及如何发生,对于预防或治疗TBI后的残疾至关重要。

在一项新的研究中,来自美国加州大学旧金山分校、加州大学欧文分校和格拉斯通研究所的研究人员研究了C1q在创伤后皮质丘脑系统功能损害中的作用,特别强调了C1q表达的时间和位置。相关研究结果发表在2021年9月10日的Science期刊上,论文标题为“Complement factor C1q mediates sleep spindle loss and epileptic spikes after mild brain injury”。


补体因子C1q和网状丘脑介导轻度TBI后慢性脑功能障碍。图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abj2685。

这些作者使用了并不急性影响皮质下结构的轻度TBI的小鼠模型。轻度TBI病例是重度TBI病例的10倍,仍然会导致慢性健康问题,如认知和睡眠受损。通过使用只直接影响皮层的TBI模型,他们还可以将对皮层下结构的影响归结为慢性损伤过程,而不是最初的撞击,这为治疗提供了更大的机会窗口。他们使用细胞电生理学和无线皮质记录监测了行为自由的小鼠大脑皮层和丘脑各区域的神经生理变化。一种特异性靶向C1q功能性头部基团的抗体使他们有机会测试C1q对TBI后丘脑的结构和神经生理功能的影响。

这些作者发现C1q的表达在损伤部位周围的皮层和功能连接的皮层下丘脑中发生慢性的增加,而丘脑并没有直接受到这种损伤的影响。C1q似乎不是来自丘脑神经元。相反,单核RNA测序显示,小胶质细胞是丘脑C1q的来源。同样地,在经典补体途径中作用于C1下游的C4,在丘脑少突胶质细胞中发生特异性上调。C1q和C4表达增加与神经元丢失和慢性炎症发生的区域相一致,并与睡眠纺锤波(sleep spindle)中断、睡眠早期的脑电图特征和癫痫活动的发展相关。阻断C1q可以抵消所有这些结果。GABA能网状丘脑中的神经元似乎对与C1q有关的继发性损伤特别敏感,这与皮质神经元或兴奋性丘脑皮层神经元不同,后者在没有C1q抑制的情况下在一个慢性时间点恢复。

8.Science:揭示人类核糖体小亚基加工体在核仁中的成熟机制
doi:10.1126/science.abj5338


核糖体通过将核糖体小亚基对信使RNA的解码与核糖体大亚基形成肽键结合在一起,从而在所有细胞中催化蛋白质的合成。由于这两个亚基都由核糖体RNA(rRNA)和核糖体蛋白组成,这种分子机器的组装受到严格的控制。在人类细胞中,200多个核糖体组装因子催化了这两个核糖体亚基的成熟。核糖体组装在核仁中启动,其中核仁是通过多价蛋白质-核酸相互作用形成的生物分子凝聚物。在这个生物分子凝聚物内,形成了第一个稳定的真核生物核糖体小亚基组装中间物---小亚基(SSU)加工体(processome)。在SSU加工体内,70多个蛋白质和一种RNA伴侣,即小核仁核酸(snoRNA)U3,协同工作以实现RNA的折叠、修饰、重排和切割,以及RNA外切体对前体rRNA的靶向降解。与人类疾病有关的核糖体蛋白和核糖体组装因子的突变突出了这一过程的基本性质。

在核仁中的人类SSU加工体的结构、功能和成熟方面知之甚少,因为它通过不同的状态来组装核糖体小亚基。前核糖体颗粒(preribosomal particle)保留在核仁的生物分子凝聚物中,在此之前,人们一直无法对其进行生化和结构表征。为了阐明人类SSU加工体的核小体成熟,从核仁中分离出这些前核糖体颗粒因此是一个关键的障碍。为此,在一项新的研究中,来自美国美国洛克菲勒大学的研究人员开发出一个人类基因组编辑平台,对内源性的SSU加工体进行双等位基因亲和标记,并建立了从核仁中分离它的生化程序,以便进行结构研究。相关研究结果发表在2021年9月10日的Science期刊上,论文标题为“Nucleolar maturation of the human small subunit processome”。


人SSU加工体在核仁中成熟的示意图,图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abj5338。

这些作者在3.6、3.9和2.7埃的分辨率下,分别获得了人类SSU加工体的三种不同状态(表示为pre-A1、pre-A1*和post-A1)的低温电镜(cryo-EM)结构。这些结构共同揭示了负责核SSU加工体成熟过程的分子机制。复杂的调节层次是通过控制核糖体组装的不可逆步骤的核糖体组装因子的协同作用来实现的,如RNA外切体的RNA加工、DEAH-box螺旋酶DHX37(酵母中的Dhr1)的RNA解旋和内切酶UTP24的RNA切割。最早的状态,pre-A1,强调了只有一个大的前体rRNA片段的一小部分,即5'外转录间隔区(5' external transcribed spacer, 5'ETS),如何被SSU加工体识别。这些作者产生了一个合成的人类核糖体DNA(rDNA)基因座,能够在人类细胞中生产重组核糖体。通过对这个rDNA基因座进行衍生,他们确定了一个最小的可以在人类细胞中产生成熟的核糖体小亚基的5′ETS。当SSU加工体从pre-A1和pre-A1*状态过渡到post-A1时,产生了RNA外切体相关的核糖核酸外切酶EXOSC10(酵母中的Rrp6)的特异性结合位点。在post-A1状态下,DEAH-box螺旋酶DHX37被招募,其螺旋酶活性必须受到严格的调节,以防止前体rRNA过早地从RNA伴侣U3中解开。

通过结合X射线晶体学和低温电镜,这些作者展示了DHX37最初是自抑制的,并通过精确编排的相互作用在SSU加工体上受到严格控制,这种相互作用决定了结合点的可用性和核糖体组装因子UTP14激活肽的可及性。在SSU加工体的核心中,他们确定了一个蛋白质网络,该蛋白质网络引导在A1位点进行切割,从而产生核糖体小亚基RNA的成熟端。最后,人类SSU加工体在post-A1状态下的结构提供了对人类疾病的进一步了解,显示了哺乳动物特异性核糖体组装因子AROS如何让核糖体蛋白eS19保持稳定,其中蛋白eS19在先天性纯红细胞再生障碍性贫血(Diamond-Blackfan anemia)中发生了最大量的突变。

9.Science:新研究揭示无膜细胞区室的内部工作机制
doi:10.1126/science.abg7071


在一项新的研究中,来自美国约翰霍普金斯大学的研究人员指出食品科学原理帮助他们确定了细胞内不寻常的液滴如何保持空间组织性并避免溶解到细胞内部的其他凝胶状部分。他们表示,他们的研究可能促进对细胞进化的科学理解,并帮助食品和化学工业的科学家们开发更好的方法来保持液体混合物不分离开来。相关研究结果发表在2021年9月10日的Science期刊上,论文标题为“Regulation of biomolecular condensates by interfacial protein clusters”。

生物分子凝聚物在20世纪70年代首次被科学家们称为 “颗粒(granule)”,他们使用电子显微镜更仔细地观察包括秀丽隐杆线虫在内的许多有机体中的结构,其中秀丽隐杆线虫相对简单的生物学特性使它们成为研究从现代基因切割技术到蛋白质结构的一个常见实验室模型。线虫体内的生物分子凝聚物,看起来很坚硬,外观类似于沙粒,被称为P颗粒(P granule)。


蛋白质凝聚物(红色)由吸附在凝聚物表面的Pickering试剂(绿色)保持稳定。图片来自Andrew Folkmann。

2014年在Seydoux的实验室,研究生Jennifer Wang进行了基因分析,在线虫的P颗粒中找到了一种叫做MEG-3的蛋白质。Wang的实验表明,另一种叫做PGL-3的蛋白质形成了粘稠的液滴,即P颗粒的“核心”,而MEG-3悬浮在P颗粒的外部,形成覆盖在P颗粒表面的小“团簇”。

在他们的实验中,Seydoux和她的团队显示,涂有MEG-3的PGL-3液滴在玻璃载玻片上保持均匀分离,与未涂有MEG-3的生物分子凝聚物相比,PGL-3液滴数量多了两倍,而后者融合在一起,在玻璃载玻片上形成更少更大的PGL-3液滴。Seydoux说,“这是食品科学中一个众所周知的现象,如今我们看到它也可能在细胞内发生。”该团队还设计了缺乏MEG-3的线虫卵细胞,并看到未涂有MEG-3的P颗粒溶解得更慢。Seydoux说,这一实验和其他实验表明,MEG-3不仅在正常条件下让这些液滴保持稳定,而且当环境条件发生变化时,这些液滴能够更快地做出反应。在将来自英国帝国理工学院的生物工程师Chiu Fan Lee加入Seydoux团队几个月后,他帮助该团队在MEG-3线虫模型中确定了一个缺失的组分:一种名为MBK-2的酶,帮助P颗粒内部的液体变得不那么粘稠。

10.Science:为何仅一些携带促癌突变的细胞能够形成癌症?细胞环境是关键
doi:10.1126/science.abc1048


现在,在你的身体里,潜伏着成千上万的细胞,它们携带的DNA错误可能导致癌症。然而,只有在极少数情况下,这些称为基因突变的DNA错误才会导致癌症出现。为什么呢?标准的解释是,细胞的DNA需要一定数量的基因“撞击”才能将细胞推到癌变边缘。但是有一些众所周知的病例中,同样的一组突变在某种环境下明显导致癌症,但在另一种环境下却不会。一个很好的例子是痣。构成痣的细胞在遗传上是不正常的。通常,它们包含BRAF基因的一个突变版本,当这个突变版本在位于痣之外的细胞中发现时,它往往会导致黑色素瘤。但是绝大多数的痣都不会变成癌症。这是一个难题,科学家们正在寻找细胞环境(cellular context)的线索来解释这种差异。

在一项新的研究中,来自美国纪念斯隆凯特琳癌症中心的研究人员发现相比于传统观点,他们的研究结果为为癌症的形成提供了一个重要的新视角。相关研究结果发表在2021年9月3日的Science期刊上,论文标题为“Developmental chromatin programs determine oncogenic competence in melanoma”。


发育染色质因子允许致癌能力和肿瘤形成。图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abc1048。

White博士和他的团队对斑马鱼进行了基因改造,使其携带突变的BRAF基因,这个BRAF突变基因在大约一半的黑色素瘤中存在。他们引入BRAF突变基因的方式使其在不同斑马鱼的黑色素细胞发育的三个不同阶段开启:神经嵴阶段(neural crest stage, NC)、成黑素细胞阶段(melanoblast stage, MB)和黑色素细胞阶段(melanocyte stage, MC)。这些阶段指的是逐渐分化的细胞状态。然后,他们让斑马鱼长大,观察是否有肿瘤产生。几个月后,他们发现只有在NC和MB阶段激活BRAF突变基因的斑马鱼能够形成肿瘤(他们称之为 “致癌能力”)。在MC阶段激活BRAF突变基因的细胞反而形成了痣。

这一结果令人震惊。但是斑马鱼的情况不一定适用于人类。因此,为了扩展这些结果,White博士与Studer博士合作,对人类细胞进行了类似的实验。Studer博士及其团队之前已发现,他们可以使用hPSC来重现黑色素细胞的三个发育阶段。在这项研究中,他们在与在斑马鱼身上研究的三个相同阶段将BRAF突变基因引入到hPSC中,然后将这些细胞植入小鼠体内,看看哪些细胞能够形成肿瘤。再一次,只有前两个阶段---NC和MB---始终能够形成肿瘤(生物谷 Bioon.com)。

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