研究人員發現破碎的染色體如何使癌細胞更具攻擊性
2020-12-25 賽醫學癌症是世界上最嚴重的疾病之一，因為與某些疾病不同，它是一個不斷變化的目標，能夠不斷演變以逃避和抵制治療。
在2020年12月23日在線出版的《自然》雜誌中，加州大學聖地牙哥醫學院的研究人員和加州大學聖地牙哥分校路德維希癌症研究所研究人員,描述一種被稱為「染色體碎裂」（Chromothripsis）的現象——染色體被打破,然後重新組裝——促進了癌細胞生長。
染色體碎裂是細胞歷史上一種災難性的突變事件，它涉及大量的基因組重排，而不是隨著時間的推移逐漸獲得重排和突變。
基因組重排是許多癌症的關鍵特徵，它允許突變細胞生長或生長得更快，不受抗癌治療的影響。
「這些重新排列可以在一個簡單的步驟中發生，」第一作者Ofer Shoshani博士說，他是該論文的高級合著者Don Cleveland博士實驗室的博士後研究員，Don Cleveland博士是加州大學聖地牙哥分校醫學院的醫學、神經科學和細胞和分子醫學教授。
在染色體碎裂中，細胞中的一條染色體被打碎成許多碎片，有些情況下是數百條，然後按照打亂的順序重新組合。一些片段丟失了，而另一些片段作為染色體外DNA (ecDNA)保留了下來。其中一些ecDNA元素促進癌細胞生長，形成微粒染色體，稱為「雙微粒」。
加州大學聖地牙哥分校路德維希癌症研究所的科學家們去年發表的一項研究中報導，在多種癌症中，多達一半的癌細胞都含有攜帶促癌基因的ecDNA。
在最新的研究中，Cleveland, Shoshani和他的同事利用染色體結構的直接可視化來識別基因擴增的步驟和甲氨蝶呤耐藥的機制。甲氨蝶呤是最早的化療藥物之一，至今仍被廣泛使用。
在與英國Wellcome Sanger研究所癌症、衰老和體細胞突變主任、資深合著者Peter J. Campbell博士的合作中，該團隊對產生耐藥性的細胞的整個基因組進行了測序，揭示了染色體碎裂啟動了攜帶ecDNA的基因的形成，從而產生了抗癌治療耐藥性。
科學家們還發現了染色體碎裂是如何在染色體內的基因擴增後驅動ecDNA形成的。染色體碎裂將染色體內(內部)擴增轉化為染色體外(外部)擴增，擴增後的ecDNA可以重新整合到染色體位置，以應對化療或放療造成的DNA損傷。
這項新研究突出了染色體碎裂在癌細胞擴增DNA生命周期中所有關鍵階段的作用，解釋了癌細胞如何變得更具侵略性或耐藥性。」
——Ofer Shoshani博士，第一作者
克利夫蘭說:「我們確認重複的染色體碎裂是抗癌藥物耐藥的驅動因素，以及重組破碎的染色體片段所需的DNA修復途徑，這使得合理設計聯合藥物治療方案成為可能，以防止癌症患者出現耐藥性，從而改善療效。」
這些發現解決了所謂的「癌症治療開發的九大挑戰」之一。
文獻出處
Shoshani, O., et al.(2020) Chromothripsis drives the evolution of gene amplification in cancer.Nature.doi.org/10.1038/s41586-020-03064-z.
科學出版社賽醫學（sci_med）
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