肿瘤发生发展机制研究获进展

来自美国希望城国家医学中心，浙江大学生命科学学院等处的研究人员发表了题为“Polyploid cells rewire DNA damage response networks to overcome replication stress-induced barriers for tumour progression”的文章，发现了肿瘤多倍体细胞如何通过DNA修复过程，逃脱复制应激的“追捕”的，这对于进一步了解肿瘤发生发展机制，以及复制应激提供了新观点。相关成果公布在5月8日Nature Communications在线版上。领导这一研究的是希望城国家医学中心贝克曼研究所，浙江大学生命科学学院沈炳辉教授，沈炳辉教授早年毕业于浙江大学(原杭州大学)生物系，2009年受聘为长江讲座教授，同年入选“国家海外高层次人才引进人才（千人计划）”。沈炳辉教授长期从事结构特异性内切酶、人类遗传病发病的分子机制和DNA修复多功能蛋白诱导因子等方面的研究工作。 DNA复制过程是生物遗传的基础，其精确性也是遗传物质准确传递给后代的保证。研究显示DNA复制过程中出现的基因突变，比如核酸内切酶FEN-1基因（Flap Endonuclease-1），会引起单链DNA断裂，即SSBs，以及随后的DNA复制叉瓦解，从而出现DNA复制应激。持续的复制应激通常会引发p53介导的衰亡进程，或者细胞凋亡，用以预防肿瘤扩展。然而某些突变细胞能克服持续性复制应激，越过p53途径，发展成恶性肿瘤，其中的机理目前并不清楚。在这篇文章中，研究人员发现在人类癌症患者中常见的多倍体，能引发FEN-1突变细胞中BRCA1，p19arf，以及其它DNA修复基因的过量表达，这种过量表达会开启SSB修复，以及非同源性末端接合(Non-homologous end joining， NHEJ)，从而增加DNA修复活性，不过在这一过程中，也常出现染色体易位。所谓非同源性末端接合是一种完全不需要任何模版帮助的修复机制，这一机制的修复蛋白可以直接将双股裂断的末端彼此拉近，再藉由DNA连接酶(ligase)的帮助下，将断裂的两股重新接合。同时研究人员还发现，DNA甲基化能通过绕过p53介导的衰亡和细胞凋亡，来沉默p53靶基因。这些出现在多倍体肿瘤细胞中的DNA修复应答和修复基因网络的分子变化，使得这些细胞能逃脱复制应激诱导的衰亡屏障。这些研究说明肿瘤中的多倍体细胞就是通过这样的方式，达到逃逸的目的，从而也提示科学家们这些相关因子可以作为进一步肿瘤研究的靶因子。 FEN-1是一种结构特异性核酸酶，它在DNA复制和修复过程中都起着重要的作用，这种酶识别特定的核酸分叉结构，并切除含有游离5’末端的单链核酸，这是对DNA 复制和修复都必需的双重功能。沈炳辉实验室之前在FEN-1基因研究方面也获得过不少成果，比如他们在人类癌症样品中识别出了一组FEN1编码基因突变，并发现这种突变会引起小鼠自身免疫，慢性炎症以及癌症发生，这有助于更好的了解个体多态性和体细胞突变机制，也为新的治疗方法提供了参考。这一研究工作为针对癌症发育过程中，个体多态性和体细胞突变机制的研究提出了一个方法范例，而且也许可以作为通过抑制炎症反应的新的治疗方法的参考。（来源：生物通张迪）