發(fā)布日期：2017-04-17

非整倍體變異，即細(xì)胞染色體數(shù)量異常，是導(dǎo)致許多類型的癌癥和遺傳疾?。òㄌ剖暇C合征）的原因，也是大多數(shù)自然流產(chǎn)的原因。由非整倍體變異引起的疾病的嚴(yán)重性通常存在明顯的個體差異化，這點很不尋常。例如，近 90%的唐氏綜合征胎兒會自然流產(chǎn)。然而，也有唐氏綜合征患者可以活到 60 歲以上。

人體細(xì)胞的 46 條染色體（圖片來源：NIH 官網(wǎng)）

過去，研究人員認(rèn)為這種差異是由患者個體基因組成差異造成。但是最近，發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的一篇文章中，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員發(fā)現(xiàn)，在遺傳信息完全相同的細(xì)胞里，非整倍體變異會導(dǎo)致性狀的顯著差異。

這一發(fā)現(xiàn)可能對癌癥治療有重大影響，因為它可以解釋為什么攜帶相同基因信息的癌細(xì)胞會對同一療法有不同的反應(yīng)。

非整倍體變異的即時效應(yīng)

非整倍體的出現(xiàn)是由于細(xì)胞分裂過程中染色體不能正確分離或在兩個子細(xì)胞之間不能均勻分配。人類正常情況下有 46 條染色體，非整倍體情況下，細(xì)胞染色體數(shù)量會過多或過少。

麻省理工學(xué)院的 Angelika Amon 教授主導(dǎo)了該項研究，通過在遺傳信息相同的酵母菌中誘導(dǎo)染色體增加或丟失，研究非整倍體變異對表型的影響。選擇酵母菌的原因是它與人類細(xì)胞非常相似。結(jié)果顯示，誘導(dǎo)的染色體數(shù)量變化對細(xì)胞表型直接產(chǎn)生影響。

Amon 教授介紹：“通過誘導(dǎo)染色體變異后，我們發(fā)現(xiàn)不同細(xì)胞之間的反應(yīng)差異非常大。有些細(xì)胞完全放緩了復(fù)制周期，不再繼續(xù)分裂；而其他細(xì)胞則正常分裂，只受很小的影響。”

文章通訊作者 Angelika Amon 教授（圖片來源：MIT 官網(wǎng)）

該研究還系統(tǒng)分析了增加或丟失不同染色體對細(xì)胞的影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，即便不同細(xì)胞增加或丟失的染色體相同，這些細(xì)胞的表現(xiàn)也非常不同。

不僅影響細(xì)胞分裂

除了細(xì)胞分裂之外，該研究還驗證了非整倍體變異對其他生物學(xué)途徑的影響，包括轉(zhuǎn)錄和對環(huán)境變化的反應(yīng)。轉(zhuǎn)錄是 DNA 信息轉(zhuǎn)移到 RNA 的過程，是基因表達(dá)的第一步。結(jié)果顯示，含有非整倍體變異的相同細(xì)胞在轉(zhuǎn)錄以及對環(huán)境變化的反應(yīng)方面很不相同。這表明，非整倍體變異對許多生物過程都有重要影響。

為確保研究結(jié)論跟酵母細(xì)胞無關(guān)，研究人員還在小鼠身上進(jìn)行了相同的實驗，也發(fā)現(xiàn)非整倍體變異會導(dǎo)致類似的性狀差異。

該研究發(fā)現(xiàn)非整倍體狀態(tài)本身可以導(dǎo)致性狀變異性，對由非整倍性引起的疾病多變性提供了另外一種解釋。此外，它對腫瘤治療也有意義。腫瘤由不同的細(xì)胞群構(gòu)成，腫瘤細(xì)胞之間的基因變異相當(dāng)大?；蛲蛔兘?jīng)常被認(rèn)為是導(dǎo)致化療或其他療法失敗的主要原因，因為一種治療方法可能沒法靶向腫瘤內(nèi)的所有細(xì)胞。

非整倍體變異對細(xì)胞的影響（圖片來源：《細(xì)胞》）

新加坡科技研究局（A*STAR）生物醫(yī)學(xué)研究所的 Giulia Rancati 教授認(rèn)為，了解非整倍體變異對細(xì)胞表型的影響是一個根本性的生物學(xué)問題，對于治療各種疾病如癌癥和唐氏綜合征具有重要意義。

Rancati 教授評論說：“這項令人興奮的新工作加深了我們對非整倍體變異如何引起表型變異的理解，揭示了攜帶相同非整倍體核型的細(xì)胞會出現(xiàn)意想不到的高細(xì)胞間異質(zhì)性。我們已知癌細(xì)胞進(jìn)化跟耐藥性多發(fā)有關(guān)，所以研究非整倍體狀態(tài)對癌細(xì)胞的進(jìn)化是否有影響將是個有趣的課題。”

下一步，Amon 教授希望進(jìn)一步研究非整倍體變異的起源。她說：“我們正在努力找到關(guān)鍵基因和關(guān)鍵路徑。一旦找到關(guān)鍵路徑，就可以開發(fā)新的癌癥治療方法。”

來源：藥明康德