發(fā)布日期：2018-04-04
由Van Andel研究院（VARI）和Cedars-Sinai的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種簡單直觀的計(jì)算方法來測量細(xì)胞年齡，這一成果或可以會將帶來更好、更簡單的癌癥和其他疾病的篩查和監(jiān)測方法。
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4月2日發(fā)表在《Nature Genetics》雜志上的這項(xiàng)研究結(jié)果揭示了一種漸進(jìn)的、可測量的特定化學(xué)標(biāo)記的缺失，這些化學(xué)標(biāo)記調(diào)節(jié)基因活動，并在發(fā)育的最早階段就可以被檢測到。這些持續(xù)一生的變化可以反映細(xì)胞年齡，，是與細(xì)胞有關(guān)，而不是實(shí)際年齡，同時(shí)還預(yù)示著癌細(xì)胞的變化。
doi:10.1038/s41588-018-0073-4
這項(xiàng)工作是Cedars-Sinai的 Benjamin Berman博士和VARI的Peter W. Laird博士以及Hui Shen博士長期合作的結(jié)果。早在2011年， 它是基于Berman 和 Laird就首次明確在2011年的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)他們首次確定這些DNA標(biāo)記 （稱為甲基團(tuán)）的缺失發(fā)生在癌癥基因組的特定區(qū)域。然而，當(dāng)時(shí)使用的技術(shù)無法檢測到正常細(xì)胞中發(fā)生的這一過程。
Laird說：“當(dāng)細(xì)胞開始分裂的時(shí)候，我們的細(xì)胞時(shí)鐘就已啟動進(jìn)入了倒計(jì)時(shí)。新的方法使我們能夠追蹤過去細(xì)胞分裂的歷史，并測量與年齡相關(guān)的基因編碼變化，從而觀察它如何導(dǎo)致正常的衰老和功能障礙。”
人體中有接近40萬億個細(xì)胞，每一個細(xì)胞都可以追溯到一個單一的受精卵細(xì)胞，其中包含了個體DNA的原始版本。在人的一生中，這些細(xì)胞分裂，根據(jù)身體功能、環(huán)境污染和傷口愈合等因素，細(xì)胞分裂會以不同的速率替換舊的或受損的細(xì)胞。
盡管經(jīng)過了精心設(shè)計(jì)的生物質(zhì)量控制檢查，但每個細(xì)胞分裂都會破壞基因組的完整性，留下越來越多的變化。其中，最主要的是基因組上甲基團(tuán)數(shù)量和位置的發(fā)生了巨大的變化，部分的過程從胚胎發(fā)育開始，并在整個生命周期中持續(xù)。
Berman說：“我們新方法的結(jié)果引人驚訝的是最新研究讓我們驚訝的是，它們將這一過程的開始推到子宮發(fā)育的最早階段。” “這完全令人驚訝這完全出乎意料，因?yàn)槟壳暗募僭O(shè)是，這一過程在癌癥發(fā)展中相對較晚期。這一發(fā)現(xiàn)也表明，它在腫瘤形成過程中起著較早的作用。”
雖然DNA甲基化(稱為低甲基化)的缺失是許多癌癥的共同特征，但這一現(xiàn)象背后的機(jī)制至今仍未為人所知。“高轉(zhuǎn)換率的組織出現(xiàn)的癌癥更為嚴(yán)重，如皮膚和上皮細(xì)胞，因?yàn)橛懈嗟臋C(jī)會來積累和迫使正常細(xì)胞改變?yōu)閻盒阅[瘤。”Shen說。“我們所看到的是一種正常的細(xì)胞衰老過程，一旦細(xì)胞癌變，它就會加速擴(kuò)張。這種累積效應(yīng)與失控貨運(yùn)列車類似。”
這項(xiàng)研究涵蓋了39個不同的腫瘤，超過340個人類和200個小鼠數(shù)據(jù)(最深入的研究)，如果沒有大規(guī)模測序項(xiàng)目(包括癌癥基因組圖譜)的大量公開數(shù)據(jù)，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。DNA甲基化損失通常發(fā)生在癌癥基因組中，主要發(fā)生在被稱為部分甲基化的區(qū)域(PMDs)的層內(nèi)相關(guān)的晚期復(fù)制區(qū)域內(nèi)。
“這個研究項(xiàng)目是一個很好的例子，它將我們自己的數(shù)據(jù)與外部可用數(shù)據(jù)集相結(jié)合以發(fā)現(xiàn)新事物。”Zhou說，“如果這個項(xiàng)目是在三年前完成，那么故事的發(fā)展就會略有不同。現(xiàn)在，由于獲得更廣泛的數(shù)據(jù)，我們才可以取得這項(xiàng)研究成果。”
參考資料
Scientists discover new method for measuring cellular age
來源：生物探索
