兒童癌癥中環(huán)狀DNA的第一張圖
隨著時間的推移,癌癥的發(fā)展與DNA缺陷的逐漸積累有關。因此,癌癥被認為是與年齡有關的疾病。但是為什么孩子會患上癌癥?由柏林慈善大學和紐約斯隆·凱特琳紀念癌癥中心領導的國際研究小組現在揭示,被稱為染色體外環(huán)狀DNA的神秘的DNA環(huán)可以促進兒童癌癥的發(fā)展??茖W家制作了第一個詳細的環(huán)狀DNA圖譜,報告了有關癌癥遺傳學領域長期存在的問題的新發(fā)現和出乎意料的見解。該研究成果已發(fā)表在《自然遺傳學》上。
每年,德國有將近五十萬人罹患癌癥。大約2100名癌癥患者是18歲以下的兒童。大多數癌癥是在老年人中發(fā)展的,這是由于促成癌癥發(fā)展的機制所致。一系列外源因素,包括煙草煙霧和輻射,可能導致細胞DNA受損。如果這種類型的DNA損傷多年積累,受影響的細胞可能會失去對細胞分裂和生長的控制,從而導致癌癥。
然而,兒童的年齡還不足以受這種癌癥發(fā)展機制的影響。那么,兒童期癌癥的原因是什么呢?由Charité兒科,腫瘤學和血液學系以及實驗與臨床研究中心(ECRC)的Anton Henssen博士領導的一組研究人員離尋找答案還有很大的距離。與紀念斯隆凱特琳紀念癌癥中心的Richard Koche博士領導的科學家團隊以及其他國際合作伙伴一起,研究人員能夠證明DNA環(huán)會破壞遺傳信息,從而有助于癌癥的發(fā)展。
數十年來,科學家們已經知道了這些環(huán)狀的DNA片段。它們不構成以染色體形式存儲的正常遺傳信息的一部分。因此,它們被稱為染色體外環(huán)狀DNA。但是科學家對它們的功能仍然知之甚少,主要是因為他們缺乏對環(huán)狀DNA進行更詳細分析的技術。在他們現已發(fā)表的研究中,研究人員將最先進的測序技術與開創(chuàng)性的生物信息學算法相結合,對神經母細胞瘤(一種致命的兒童腫瘤)中的環(huán)狀DNA進行了首次有史以來的詳細定位。基于他們的發(fā)現,研究人員能夠得出關于這種類型癌癥發(fā)展的重要結論。
研究人員與巴塞羅那超級計算中心的同事合作,分析了總共93名兒童的神經母細胞瘤組織樣本。他們的分析表明,環(huán)狀DNA的患病率和多樣性遠高于先前的預期。根據發(fā)現,每個組織樣本平均包含5,000個環(huán)狀DNA拷貝。DNA測序還揭示了特定的DNA片段從染色體上分離出來,形成環(huán)狀DNA,然后重新整合到不同位置的染色體上的過程。“如果導致遺傳信息的原始序列被破壞,則有可能導致癌癥。”艾米·諾瑟特青年獨立研究小組負責人解釋說,
柏林德國癌癥協會(DKTK)的研究人員Henssen博士說:“以前沒有以這種方式闡明所涉及的詳細過程,并提供了洞察力,甚至可以使像兒童中發(fā)現的年輕細胞一樣轉化為癌細胞。”
Koche博士解釋說:“我們還能夠證明某些類型的環(huán)狀DNA可以促進神經母細胞瘤的生長。” “因此,測試它們的存在可能使其更容易預測疾病的進程。此外,在這些兒科腫瘤的相對安靜的基因組中研究這一過程可能有助于闡明以前在更復雜的成人癌癥中遺漏的類似機制。在各種正常情況和疾病背景下,人們對環(huán)狀DNA產生了濃厚的興趣,目前的研究可能對廣泛的腫瘤類型和相關的臨床結果產生影響。”
研究小組計劃進行后續(xù)研究,以驗證環(huán)狀DNA的診斷有效性。Henssen博士說:“我們還希望對環(huán)狀DNA的起源進行更詳細的研究,以更好地理解為什么兒童患上癌癥。”
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