研究揭示癌细胞适应额外染色体的关键机制

Study reveals key mechanisms behind cancer cells adapting to extra chromosomes

癌细胞具有特殊的适应机制，使它们能够在基因组发生变化的情况下继续增殖。德国西南部的凯泽斯劳滕-兰道技术大学（RPTU）的研究人员最近帮助阐明了这些分子机制。该发现可能是开发靶向癌症疗法的重要里程碑。

人体每个细胞的细胞核中都含有23对染色体，这些染色体携带我们的遗传物质，即基因组，由脱氧核糖核酸（DNA）和蛋白质组成。DNA存储遗传信息，因此在性状遗传中起着核心作用。染色体变化可能会对受影响的细胞产生严重后果，包括癌症的发展。凯泽斯劳滕-兰道技术大学分子遗传学系主任祖扎娜·斯特尔霍娃教授及其研究团队正在研究这些变化的发生机制及其具体后果。博士生Jan-Eric Bökenkamp解释说：“我们通过实验和计算分析研究癌细胞的遗传特征及其分子特性。”

研究人员在《EMBO杂志》上发表的一篇文章中，详细探讨了癌细胞中常见的基因特征——非整倍体。“当一个细胞是非整倍体时，它的染色体数量发生了改变。”斯特尔霍娃解释道。唐氏综合症患者多出一条21号染色体（即21三体），这是非整倍体的一个著名例子。“鲜为人知的是，大约90%的癌症患者的肿瘤也由非整倍体细胞组成，而且大多数情况下同时有多条染色体受到影响。”由于非整倍体减缓了正常细胞的生长并常常导致细胞死亡，癌症研究中的一个关键问题是：为什么和如何携带这种遗传负担的癌细胞不仅能够存活，还能增殖？

在实验室中，斯特尔霍娃及其研究团队通过基因工程手段使细胞携带额外的染色体副本，即使其成为非整倍体。

“我们让这些受压细胞在较长时间内增殖，发现几周后它们的生长显著改善。”Bökenkamp说。为了理解非整倍体细胞适应的分子机制，研究人员使用了现代生物技术和生物信息学方法，如下一代DNA测序和质谱分析进行了许多不同的实验。

斯特尔霍娃强调了他们研究的独特性：“我们的研究独特之处在于，我们是第一个开发和分析模型系统来研究人类癌细胞对某些额外染色体持续存在的适应性的实验室。”研究人员还分析了来自美国数据库的数千个带有非整倍体细胞的肿瘤患者的公共观察数据，“以将我们的非整倍体模型细胞的实验数据与之比较，支持我们发现的临床相关性。”Bökenkamp补充道。

总结来说，研究人员确定了癌细胞适应额外染色体存在的三种方式：首先，它们通过增加DNA复制和修复因子的数量来提高基因组稳定性，并减少基因产物的降解；其次，它们增加了细胞生长和分裂因子FOXM1的活性；最后，它们丢失了编码肿瘤抑制基因的某些部分的额外DNA，而保留了编码促进生长基因的部分。

研究人员得出结论，这些发现可以用于开发新的治疗策略和药物，特别是那些专门抑制使癌细胞能够在广泛的基因组改变下生长和繁殖的分子过程的药物。尤其是FOXM1，因其作为癌症药物的潜力已研究多年，被认为是一个有前景的目标。

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