常见的基因突变会让癌细胞获得额外的染色体来帮助它们生存
科学家们发现了一种基因突变,这种突变导致癌细胞能够容忍染色体数量异常——这种情况通常会杀死细胞——使它们能够适应环境并继续生长。
人类细胞通常有46条染色体(23对)。如果他们有更多或更少,一种状态叫做非整倍性,那么它们很可能会死亡或生长非常缓慢。然而,非整倍体在生长中的癌症中非常常见。
由伦敦癌症研究所的科学家领导的这项研究表明,当他们关闭一种名为BRG1的蛋白质的基因时,癌细胞能够获得额外的染色体,而不会出现通常在非整倍体细胞中看到的任何负面结果。
研究人员说,这项在实验室中对癌细胞进行的新研究,让我们深入了解了为什么这么多癌细胞是非整倍体的,但仍然能够过度生长。他们希望这些发现能加深我们对癌症如何在新环境中快速进化的理解。
发现科学,就像这项工作,对癌症研究因为它增加了我们对癌症生物学的基本理解。如果没有研究结果来说明癌症内部发生了什么,就不可能知道从哪里开始寻找可能有效对抗这种疾病的新药。
这项研究发表在自然通讯.
BRG1基因的作用
研究人员观察了当他们关闭癌细胞中的BRG1基因时会发生什么。他们发现,一开始,细胞并不快乐,复制非常缓慢。但8个多月后,他们逐渐恢复了健康。
这种健康的稳定回归与许多细胞变成非整倍体有关,这在BRG1基因活跃的对照细胞中没有看到。这些发现表明,BRG1的缺失允许癌细胞发生非整倍体的进化。
非整倍体可能对癌细胞有利,因为它提供了更多的遗传变异和额外的基因副本,使它们能够进化和适应新环境。了解和对抗癌症的适应和进化能力是ICR研究的一个关键领域,也是ICR当前研究战略的核心部分。
这项研究还强调了一种名为SWI/SNF的蛋白质复合物的作用,这是一组蛋白质,它们共同作用来缠绕和解开DNA,使其能够复制或修复。
五分之一人类癌症含有导致SWI/SNF复合物功能丧失的突变,这表明SWI/SNF是一种肿瘤抑制因子。然而,我们还远远没有完全了解SWI/SNF在癌症中的作用。
BRG1,本研究中关闭的蛋白质,形成SWI/SNF复合体的关键部分。由于具有非整倍体的癌细胞在失去BRG1后仍能愉快地存在,本研究表明SWI/SNF在阻止非整倍体耐受方面发挥了作用。
用不同数量的染色体存活
研究人员还发现,当BRG1丢失时,与非整倍体耐受性相关的生物学途径立即发生变化。科学家们认为,非整倍体耐受途径的这些早期变化使没有BRG1的细胞具有不同数量的染色体,而不会出现非整倍体细胞中常见的健康损失。
科学家们通过在BRG1关闭的癌细胞和BRG1活跃的对照细胞中诱导非整倍体,进一步测试了BRG1在非整倍体耐受中的作用。
他们发现,在暴露于导致非整倍体的药物7天后,没有BRG1的存活细胞数量大约是有BRG1的存活细胞数量的两倍。这进一步支持了一种观点,即没有BRG1的细胞比有BRG1的细胞更能耐受非整倍体。
提供线索
研究负责人、ICR表观遗传学和基因组稳定性教授杰西卡·唐斯教授说:“我们的研究帮助发现了一个因素,可以解释有多少癌细胞能够快乐地存在,并以异常数量的染色体生长,而这种状态通常会导致细胞适应性下降。”在未来,这些发现可能会为癌症生长如何被干扰提供线索。
“我们为了解癌症的基本生物学和进化所做的工作对我们对抗这种疾病至关重要。”
该研究的联合第一作者,ICR表观遗传学和基因组稳定团队的高级科学官员Pedro Zuazua-Villar博士说:“癌症治疗非常具有挑战性,因为它非常复杂,它可以适应环境的变化。这项研究发现,对非整倍体的耐受是一种方法癌症细胞能够如此有效地适应和进化。
“通过这样的研究,我们希望最终能够从单个肿瘤样本中预测癌症的进化路径,这样医生就可以看到并应对癌症的下一步行动。”
进一步探索