發(fā)布日期：2017-04-17
非整倍體變異，即細(xì)胞染色體數(shù)量異常，是導(dǎo)致許多類型的癌癥和遺傳疾?。òㄌ剖暇C合征）的原因，也是大多數(shù)自然流產(chǎn)的原因。由非整倍體變異引起的疾病的嚴(yán)重性通常存在明顯的個(gè)體差異化，這點(diǎn)很不尋常。例如，近 90%的唐氏綜合征胎兒會(huì)自然流產(chǎn)。然而，也有唐氏綜合征患者可以活到 60 歲以上。
人體細(xì)胞的 46 條染色體（圖片來(lái)源：NIH 官網(wǎng)）
過去，研究人員認(rèn)為這種差異是由患者個(gè)體基因組成差異造成。但是最近，發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的一篇文章中，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員發(fā)現(xiàn)，在遺傳信息完全相同的細(xì)胞里，非整倍體變異會(huì)導(dǎo)致性狀的顯著差異。
這一發(fā)現(xiàn)可能對(duì)癌癥治療有重大影響，因?yàn)樗梢越忉尀槭裁磾y帶相同基因信息的癌細(xì)胞會(huì)對(duì)同一療法有不同的反應(yīng)。
非整倍體變異的即時(shí)效應(yīng)
非整倍體的出現(xiàn)是由于細(xì)胞分裂過程中染色體不能正確分離或在兩個(gè)子細(xì)胞之間不能均勻分配。人類正常情況下有 46 條染色體，非整倍體情況下，細(xì)胞染色體數(shù)量會(huì)過多或過少。
麻省理工學(xué)院的 Angelika Amon 教授主導(dǎo)了該項(xiàng)研究，通過在遺傳信息相同的酵母菌中誘導(dǎo)染色體增加或丟失，研究非整倍體變異對(duì)表型的影響。選擇酵母菌的原因是它與人類細(xì)胞非常相似。結(jié)果顯示，誘導(dǎo)的染色體數(shù)量變化對(duì)細(xì)胞表型直接產(chǎn)生影響。
Amon 教授介紹：“通過誘導(dǎo)染色體變異后，我們發(fā)現(xiàn)不同細(xì)胞之間的反應(yīng)差異非常大。有些細(xì)胞完全放緩了復(fù)制周期，不再繼續(xù)分裂；而其他細(xì)胞則正常分裂，只受很小的影響。”
文章通訊作者 Angelika Amon 教授（圖片來(lái)源：MIT 官網(wǎng)）
該研究還系統(tǒng)分析了增加或丟失不同染色體對(duì)細(xì)胞的影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，即便不同細(xì)胞增加或丟失的染色體相同，這些細(xì)胞的表現(xiàn)也非常不同。
不僅影響細(xì)胞分裂
除了細(xì)胞分裂之外，該研究還驗(yàn)證了非整倍體變異對(duì)其他生物學(xué)途徑的影響，包括轉(zhuǎn)錄和對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)。轉(zhuǎn)錄是 DNA 信息轉(zhuǎn)移到 RNA 的過程，是基因表達(dá)的第一步。結(jié)果顯示，含有非整倍體變異的相同細(xì)胞在轉(zhuǎn)錄以及對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)方面很不相同。這表明，非整倍體變異對(duì)許多生物過程都有重要影響。
為確保研究結(jié)論跟酵母細(xì)胞無(wú)關(guān)，研究人員還在小鼠身上進(jìn)行了相同的實(shí)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)非整倍體變異會(huì)導(dǎo)致類似的性狀差異。
該研究發(fā)現(xiàn)非整倍體狀態(tài)本身可以導(dǎo)致性狀變異性，對(duì)由非整倍性引起的疾病多變性提供了另外一種解釋。此外，它對(duì)腫瘤治療也有意義。腫瘤由不同的細(xì)胞群構(gòu)成，腫瘤細(xì)胞之間的基因變異相當(dāng)大?；蛲蛔兘?jīng)常被認(rèn)為是導(dǎo)致化療或其他療法失敗的主要原因，因?yàn)橐环N治療方法可能沒法靶向腫瘤內(nèi)的所有細(xì)胞。
非整倍體變異對(duì)細(xì)胞的影響（圖片來(lái)源：《細(xì)胞》）
新加坡科技研究局（A*STAR）生物醫(yī)學(xué)研究所的 Giulia Rancati 教授認(rèn)為，了解非整倍體變異對(duì)細(xì)胞表型的影響是一個(gè)根本性的生物學(xué)問題，對(duì)于治療各種疾病如癌癥和唐氏綜合征具有重要意義。
Rancati 教授評(píng)論說：“這項(xiàng)令人興奮的新工作加深了我們對(duì)非整倍體變異如何引起表型變異的理解，揭示了攜帶相同非整倍體核型的細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)意想不到的高細(xì)胞間異質(zhì)性。我們已知癌細(xì)胞進(jìn)化跟耐藥性多發(fā)有關(guān)，所以研究非整倍體狀態(tài)對(duì)癌細(xì)胞的進(jìn)化是否有影響將是個(gè)有趣的課題。”
下一步，Amon 教授希望進(jìn)一步研究非整倍體變異的起源。她說：“我們正在努力找到關(guān)鍵基因和關(guān)鍵路徑。一旦找到關(guān)鍵路徑，就可以開發(fā)新的癌癥治療方法。”
來(lái)源：藥明康德
