Cell 子刊:生物鐘紊亂和癌症發展密切相關

2020-12-20 生物谷

2016年8月3日訊/生物谷BIOON/--有關癌症危險因素的大型研究發現，夜班工作的人會增加患癌機率。麻省理工學院的生物學家已經發現解釋這種高風險的可能原因。

在人類和其他生物體中，生物鐘通過光來調節人體生理學的關鍵時間，從而控制細胞新陳代謝和分裂等活動。在一項小鼠研究中，控制細胞晝夜規律的兩個基因也可對腫瘤有抑制功能。

這兩種基因缺失或中斷正常的明暗交替周期就會導致其腫瘤抑制功能下降，使得腫瘤不斷發展。

「不管你以什麼方式擾亂生物鐘似乎都會促進腫瘤發生。」Thales Papagiannakopoulos說。

打破生物鐘

人類的晝夜規律生物鐘位於大腦的視交叉上核(SCN)中，它可以接收來自視網膜光的信息。視交叉上核通過激素和其他信號分子將這一信息傳遞給體內細胞。

在細胞內，一個稱為Bmal1的基因負責打開其它控制生理活動的基因，包括一個叫Per2的基因。通常由這些基因編碼的蛋白質會在整整一天內擺動不定，但當正常的明暗周期中斷時這些擺動就會消失。

「細胞需要光信號，就像時鐘的重置按鈕一樣。當你失去這些信號時，你的身體每一個細胞就失去了正常的周期。」助理教授Papagiannakopoulos說。

Papagiannakopoulos和其他研究人員進行了一項實驗，他們將小鼠暴露於兩種不同的明暗時間表中觀察其結果。一組小鼠進行正常時間表，它們經歷12小時的白天再經歷12小時的黑暗，而其它小鼠進行「時差」計劃表：每隔兩到三天，它們就被暴露於額外的8小時的光亮中。這種「時差表」模仿人類夜班工作或穿越多個時區的情況。

相比正常組的小鼠，「時差表」組小鼠腫瘤的增長速度加快。

在他們的第二次實驗中，研究人員把小鼠放置在正常的明暗時間表中，但是敲除它們的Bmal1與Per2基因。這些小鼠的腫瘤增長速度與「時差表」組小鼠的狀態相似。

Joseph Takahashi說這項研究提供了癌症和生物鐘功能障礙之間的一種重要關係。

麻省理工學院的研究人員分析了人類肺腫瘤樣本，他們發現相同的病人體內，相比正常肺組織，腫瘤組織中有更低水平的Bmal1 和Per2基因表達。腫瘤活性最旺盛時期這些基因的水平最低。（生物谷Bioon.com）

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Circadian Rhythm Disruption Promotes Lung Tumorigenesis

Thales Papagiannakopoulos1, 4, Matthew R. Bauer1, Shawn M. Davidson1, 2, Megan Heimann1, Lakshmipriya Subbaraj1, 2, Arjun Bhutkar1, Jordan Bartlebaugh1, 2, Matthew G. Vander Heiden1, 2, Tyler Jacks1, 2, 3, ,

Circadian rhythms are 24-hr oscillations that control a variety of biological processes in living systems, including two hallmarks of cancer, cell division and metabolism. Circadian rhythm disruption by shift work is associated with greater risk for cancer development and poor prognosis, suggesting a putative tumor-suppressive role for circadian rhythm homeostasis. Using a genetically engineered mouse model of lung adenocarcinoma, we have characterized the effects of circadian rhythm disruption on lung tumorigenesis. We demonstrate that both physiologic perturbation (jet lag) and genetic mutation of the central circadian clock components decreased survival and promoted lung tumor growth and progression. The core circadian genes Per2 and Bmal1 were shown to have cell-autonomous tumor-suppressive roles in transformation and lung tumor progression. Loss of the central clock components led to increased c-Myc expression, enhanced proliferation, and metabolic dysregulation. Our findings demonstrate that both systemic and somatic disruption of circadian rhythms contribute to cancer progression.

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