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科学家们发现了一种抑制癌症的新方法:他们认为它能促进癌细胞的生长。

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北京时间1月24日,据外媒报道,端粒是染色体末端的DNA重复序列。它们的功能是保持染色体的完整性,以便在细胞分裂和DNA复制时不会降解。端粒丢失会导致严重后果,如癌症。在研究端粒与癌症之间的关系时,美国索尔克研究所的科学家们做出了一个惊人的发现:细胞自噬过程(通常被认为是细胞存活的机制)实际上促进了细胞死亡,并阻止了癌症的发生。图左为细胞自噬过程中的23对染色体。它们看起来健康正常,没有结构和数量上的畸变(每种颜色代表一对染色体)。右图显示端粒损伤危机期间抑制自噬的染色体,显示结构和数量异常。这项发表在2019年1月23日《自然》杂志上的研究表明,自噬是抑制肿瘤发生的一种新方法,它可以抑制肿瘤的发生,并表明预防这一过程的治疗可能会在早期无意中促进肿瘤的发生。癌症的发展。”这些结果是非常令人惊讶的,”JanKarlseder说,他是索尔克研究所分子和细胞生物学实验室的一名研究记者。有许多检查点可以防止不受控制的细胞增殖和癌变,但我们并不期望自噬是其中之一,“每一个细胞复制DNA进行分裂和生长,其端粒就会变短。一旦端粒太短,就不能有效地保护染色体,细胞就会收到一个永久停止分裂的信号。然而,由于致癌病毒或其他因素的影响,细胞偶尔不接受这种信号,继续分裂和增殖。由于端粒变短或缺失,细胞进入一种“危机状态”,在这种状态下,细胞中未受保护的染色体融合,并成为某些癌症的标志物。Jan Karlseder的团队希望更好地理解这一“危机”,一方面是因为它常常导致广泛的细胞死亡,从而阻止癌前细胞继续发展成癌细胞;另一方面,这种有益的细胞死亡背后的机制仍然不清楚。许多研究人员认为危机中的细胞死亡是通过细胞凋亡发生的,细胞凋亡和自噬是两种程序性细胞死亡,”该论文的第一作者、卡尔斯德实验室的博士后研究员Joe Nassor说。但是还没有实验来确定这是否是真的。”为了研究端粒损伤危机和随后的细胞死亡,研究人员使用健康的人类细胞进行了一系列实验。他们比较了正常生长的细胞和被迫破坏端粒的细胞。通过使多种生长限制基因(也称为肿瘤抑制基因)失活,研究人员使细胞无限制地复制,使其端粒变得越来越短。为了了解端粒损伤危机中细胞死亡的主要类型,研究人员检查了细胞凋亡和自噬的形态学和生化标志物。虽然这两种机制在正常生长的细胞中都有少量的细胞死亡,但自噬仍然是端粒损伤组细胞死亡的主要机制,导致更多的细胞死亡。接下来,研究人员探讨了如何防止端粒受损细胞的自噬。结果令人吃惊:没有自噬诱导的细胞死亡,这些细胞开始不知疲倦地复制。此外,当研究人员观察这些细胞的染色体时,他们发现它们已经融合变形。这表明,严重的DNA损伤类似于癌细胞发生,这表明自噬可能是一个重要的早期癌症抑制机制。最后,研究人员检查了在正常细胞中,一个在染色体末端(通过删除端粒),另一个在染色体中间,特异性DNA损伤会发生什么。端粒缺失的细胞激活自噬,而染色体其他区域的DNA受损细胞激活凋亡。这表明凋亡并不是破坏由DNA损伤引起的癌前细胞的唯一机制,而且端粒和自噬之间存在直接的“相互作用”。这项研究表明,自噬实际上不是一种促进癌细胞失控生长的机制(通过吃其他细胞获得原材料),而是一种抑制这种生长的保护机制。没有自噬,失去其他保护措施的细胞,如肿瘤抑制基因,可能进入一种无法控制生长的危机状态,导致肆意破坏DNA,并常常导致癌症。值得一提的是,一旦癌症开始,阻断自噬可能仍然是治疗“饥饿”肿瘤的有效策略,索尔克研究所的鲁本肖教授在2015年发表的一项研究中指出。卡尔斯德补充道:“这项工作令人兴奋,因为它代表了许多新的发现。直到现在,我们还不知道细胞是否能在危机中存活,或者自噬是否与细胞在危机状态下的死亡有关,也不知道自噬是如何阻止遗传损伤的积累的。这开辟了一个我们渴望从事的新研究领域。研究人员下一步计划进一步研究不同的细胞死亡途径是如何发生的,也就是为什么染色体端粒的损伤导致自噬,染色体其他部分的损伤导致细胞凋亡。

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