納米測(cè)序可研究未分裂細(xì)胞基因突變
新方法有助研究癌癥和衰老
英國(guó)維康桑格研究所的科學(xué)家發(fā)明了一種名為納米測(cè)序的新方法,能以迄今最高的準(zhǔn)確率研究人類組織中的基因變化是如何發(fā)生的。這項(xiàng)成果代表著癌癥和衰老研究的重大進(jìn)展,發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。
人體內(nèi)的組織由分裂細(xì)胞和非分裂細(xì)胞組成。干細(xì)胞在人的一生中不斷更新,負(fù)責(zé)提供未分裂的細(xì)胞來(lái)維持身體運(yùn)轉(zhuǎn)。人體中的絕大多數(shù)細(xì)胞是不分裂的,或者很少分裂,例如血液中的粒細(xì)胞,每天可產(chǎn)生數(shù)十億個(gè),壽命非常短;還有大腦中的神經(jīng)元,壽命更長(zhǎng)。
隨著年齡增長(zhǎng),人體細(xì)胞會(huì)發(fā)生基因變化,也就是所謂的體細(xì)胞突變。細(xì)胞每年會(huì)有大約15—40個(gè)突變,這是一個(gè)自然過(guò)程。這些突變中的大多數(shù)是無(wú)害的,但其中一些可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞走向癌變。
近年來(lái),新技術(shù)使科學(xué)家能夠研究健康組織的干細(xì)胞的突變。但到目前為止,基因組測(cè)序還不夠準(zhǔn)確,無(wú)法研究未分裂細(xì)胞中的新突變,這意味著人們無(wú)法準(zhǔn)確觀察到絕大多數(shù)體細(xì)胞中的突變。
在本研究中,研究人員嘗試改進(jìn)一種名為雙重測(cè)序的先進(jìn)測(cè)序方法,以搜索雙鏈序列數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤,發(fā)現(xiàn)這些錯(cuò)誤集中在DNA片段的末端。他們還改進(jìn)了DNA制備過(guò)程,使用特定的酶更干凈地切割DNA,使準(zhǔn)確率不斷提高,直到實(shí)現(xiàn)每10億個(gè)DNA字母中錯(cuò)誤低于5個(gè)。
研究人員表示,現(xiàn)在他們能夠準(zhǔn)確地研究任何組織中的體細(xì)胞突變。利用該方法,他們比較了幾種人體組織類型中干細(xì)胞和未分裂細(xì)胞的突變率和突變模式。通過(guò)對(duì)血細(xì)胞的分析發(fā)現(xiàn),在緩慢分裂的干細(xì)胞和更快分裂的祖細(xì)胞中,突變的數(shù)量相似。這表明細(xì)胞分裂不是導(dǎo)致血細(xì)胞突變的主要機(jī)制。對(duì)沒(méi)有分裂的神經(jīng)元和很少分裂的肌肉細(xì)胞的分析也表明,突變?cè)跊](méi)有細(xì)胞分裂的細(xì)胞中終生積累,其速度與血液中的細(xì)胞相似。
論文第一作者費(fèi)德里科·阿巴斯卡爾博士說(shuō):“人們通常認(rèn)為,細(xì)胞分裂是導(dǎo)致體細(xì)胞突變的主要因素,分裂次數(shù)越多,產(chǎn)生的突變數(shù)量就越多。但我們的分析發(fā)現(xiàn),分裂多次的血細(xì)胞具有相同的突變率和突變模式。這改變了我們對(duì)突變的看法,表明除了細(xì)胞分裂之外,其他生物機(jī)制也是突變的關(guān)鍵!
他們還利用該方法研究了血液、結(jié)腸、大腦和肌肉樣本,結(jié)果挑戰(zhàn)了細(xì)胞分裂是驅(qū)動(dòng)基因變化主要機(jī)制的觀點(diǎn)。新方法為癌癥和衰老研究開(kāi)辟了新途徑,例如研究煙草或紫外線等已知致癌物對(duì)細(xì)胞的影響,發(fā)現(xiàn)新的致癌物等。這樣的研究可以加深人們對(duì)生活方式選擇和接觸致癌物如何導(dǎo)致癌癥的理解。
此外,該方法使研究人員能以非侵入方式收集組織樣本,如刮皮膚或擦拭喉嚨等。(實(shí)習(xí)記者張佳欣)
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