新技术识别肿瘤发展的第一个事件

一项使科学家能够测量和记录肿瘤诱导DNA变化的新技术，为白血病、淋巴瘤和肉瘤形成的最早事件提供了新的见解，并可能导致发现阻止这些事件的方法。

这项技术由美国国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤病研究所(NIAMS)、国家癌症研究所(NCI)和洛克菲勒大学的一组研究人员开发，它们都是美国国立卫生研究院和洛克菲勒大学的一部分。这项技术的重点是被称为易位的染色体重排。

易位发生在一条染色体断裂的DNA链错误地与另一条染色体连接时。

有时这些不规则的结构是有益的，因为它们能使免疫系统对大量的微生物和病毒做出反应。然而，易位也会导致肿瘤。

该研究结果发表在9月30日的《细胞》杂志上。

易位可以发生在正常的细胞分裂过程中，当每条染色体(包含许多基因的单链DNA)被逐字复制，为子细胞提供遗传信息时。

有时，在这个过程中，正常代谢的副产品或其他因素会导致DNA断裂。

NIAMS基因组学和免疫部门的高级研究员Rafael C. Casellas博士说:“细胞表达特定的酶，其主要目的是有效地修复这种损伤，但当酶错误地连接两条不同的染色体片段时，细胞的遗传信息就会改变。”他与来自洛克菲勒的Michel C. Nussenzweig医学博士一起领导了研究团队。

卡塞拉斯将这种现象比喻为打断两个句子，然后错误地重新连接起来。例如，“男孩完成了家庭作业”和“狗去看兽医了”可能变成“狗完成了家庭作业”或“男孩去看兽医了”。当一个细胞得到这样无意义的信息时，它就会失去控制，甚至变得恶性。

自20世纪60年代以来，科学家们就知道反复易位在癌症中起着关键作用。卡塞拉斯说，目前尚不清楚这些基因异常是如何产生的，因为很少有人对它们进行研究，而且只在肿瘤的背景下进行研究。

为了更好地理解这些肿瘤诱导重排的本质，作者必须创建一个系统来可视化它们在正常的、未转化的细胞中的外观。

该团队创建的系统包括将识别并破坏小鼠DNA特定序列的酶引入细胞，从而构建一个持续破坏独特位点的基因组。

然后，该小组使用了一种叫做聚合酶链式反应的技术——这种技术可以让科学家快速放大DNA的短序列——来检查基因组中所有会被转移到这个特定断裂的位点。

使用这种技术，他们能够从4亿个白细胞(称为B细胞)中检查超过18万个染色体重排。

基于这个庞大的数据集，科学家们能够对易位过程进行一些重要的观察。他们了解到，大多数易位涉及基因域，而不是基因之间的DNA空间。

他们还发现，大多数易位都以活性基因为目标，明显偏向于基因的开头，而不是中间或结尾。

研究小组还表明，在免疫反应期间，一种通常在B细胞中制造DNA断裂的特殊酶会显著增加易位的发生率。

这一特征解释了长期观察到的95%以上的人类淋巴瘤和白血病是B细胞起源。

卡塞拉斯说:“这些知识使我们能够了解肿瘤是如何开始的。”“在不久的将来，这种信息可能会帮助我们预防癌症的发展。”

NCI基因组完整性实验室负责人Andre Nussenzweig博士为这项工作提供了额外的支持。