癌癥和衰老研究取得重大進(jìn)展 納米測序可研究未分裂細(xì)胞基因突變

英國維康桑格研究所的科學(xué)家發(fā)明了一種名為納米測序的新方法，能以迄今最高的準(zhǔn)確率研究人類組織中的基因變化是如何發(fā)生的。這項成果代表著癌癥和衰老研究的重大進(jìn)展，發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。

人體內(nèi)的組織由分裂細(xì)胞和非分裂細(xì)胞組成。干細(xì)胞在人的一生中不斷更新，負(fù)責(zé)提供未分裂的細(xì)胞來維持身體運轉(zhuǎn)。人體中的絕大多數(shù)細(xì)胞是不分裂的，或者很少分裂，例如血液中的粒細(xì)胞，每天可產(chǎn)生數(shù)十億個，壽命非常短;還有大腦中的神經(jīng)元，壽命更長。

隨著年齡增長，人體細(xì)胞會發(fā)生基因變化，也就是所謂的體細(xì)胞突變。細(xì)胞每年會有大約15—40個突變，這是一個自然過程。這些突變中的大多數(shù)是無害的，但其中一些可能會導(dǎo)致細(xì)胞走向癌變。

自從20世紀(jì)末基因組測序技術(shù)出現(xiàn)以來，研究人員已能通過研究腫瘤DNA的突變來更好地了解癌癥的形成以及如何治療癌癥。近年來，新技術(shù)也使科學(xué)家能夠研究健康組織的干細(xì)胞的突變。但到目前為止，基因組測序還不夠準(zhǔn)確，無法研究未分裂細(xì)胞中的新突變，這意味著人們無法準(zhǔn)確觀察到絕大多數(shù)體細(xì)胞中的突變。

在本研究中，研究人員嘗試改進(jìn)一種名為雙重測序的先進(jìn)測序方法，以搜索雙鏈序列數(shù)據(jù)中的錯誤，發(fā)現(xiàn)這些錯誤集中在DNA片段的末端。他們還改進(jìn)了DNA制備過程，使用特定的酶更干凈地切割DNA，使準(zhǔn)確率不斷提高，直到實現(xiàn)每10億個DNA字母中錯誤低于5個。

研究人員表示，現(xiàn)在他們能夠準(zhǔn)確地研究任何組織中的體細(xì)胞突變。利用該方法，他們比較了幾種人體組織類型中干細(xì)胞和未分裂細(xì)胞的突變率和突變模式。通過對血細(xì)胞的分析發(fā)現(xiàn)，在緩慢分裂的干細(xì)胞和更快分裂的祖細(xì)胞中，突變的數(shù)量相似。這表明細(xì)胞分裂不是導(dǎo)致血細(xì)胞突變的主要機(jī)制。對沒有分裂的神經(jīng)元和很少分裂的肌肉細(xì)胞的分析也表明，突變在沒有細(xì)胞分裂的細(xì)胞中終生積累，其速度與血液中的細(xì)胞相似。

論文第一作者費德里科·阿巴斯卡爾博士說：“人們通常認(rèn)為，細(xì)胞分裂是導(dǎo)致體細(xì)胞突變的主要因素，分裂次數(shù)越多，產(chǎn)生的突變數(shù)量就越多。但我們的分析發(fā)現(xiàn)，分裂多次的血細(xì)胞具有相同的突變率和突變模式。這改變了我們對突變的看法，表明除了細(xì)胞分裂之外，其他生物機(jī)制也是突變的關(guān)鍵。”

他們還利用該方法研究了血液、結(jié)腸、大腦和肌肉樣本，結(jié)果挑戰(zhàn)了細(xì)胞分裂是驅(qū)動基因變化主要機(jī)制的觀點。新方法為癌癥和衰老研究開辟了新途徑，例如研究煙草或紫外線等已知致癌物對細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)新的致癌物等。這樣的研究可以加深人們對生活方式選擇和接觸致癌物如何導(dǎo)致癌癥的理解。

此外，該方法使研究人員能以非侵入方式收集組織樣本，如刮皮膚或擦拭喉嚨等。(張佳欣)