癌細(xì)胞“重啟”胚胎時期的基因編輯程序,揭示快速生長新機(jī)制-肽度TIMEDOO

癌細(xì)胞不僅會重新激活胚胎時期的基因來促進(jìn)生長,還會“劫持”控制這些基因讀取方式的關(guān)鍵蛋白——即RNA剪接因子(splicing factors)。這一發(fā)現(xiàn)由西班牙基因組調(diào)控中心(Center for Genomic Regulation, CRG)的研究團(tuán)隊(duì)揭示,并發(fā)表于《Nucleic Acids Research》期刊,為理解腫瘤為何具有驚人的增殖與適應(yīng)能力提供了新的線索,也為未來的治療策略帶來了潛在方向。

胚胎細(xì)胞在發(fā)育早期需要極高的生長速度和可塑性,以便分化為各種不同的組織。隨著機(jī)體成熟,這些與快速生長相關(guān)的遺傳程序會被關(guān)閉。而癌細(xì)胞通過“重新喚醒”這些程序,使自身重新獲得類似胚胎的生長潛能。

CRG的研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),癌細(xì)胞不僅重新激活胚胎基因,還改變了細(xì)胞內(nèi)部的RNA編輯機(jī)制,使其剪接因子網(wǎng)絡(luò)也呈現(xiàn)出“胚胎化”的特征。剪接因子負(fù)責(zé)在DNA轉(zhuǎn)錄為RNA之后對其進(jìn)行“編輯”——通過重新組合RNA片段,改變基因信息的輸出,從而讓一個基因生成多種不同的蛋白質(zhì)。

正常情況下,剪接因子幫助細(xì)胞在不同環(huán)境中靈活應(yīng)對。然而,研究發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞會激活原本只在胚胎發(fā)育早期表達(dá)的剪接因子,從而驅(qū)動腫瘤的快速生長。

“我們發(fā)現(xiàn),癌癥并沒有發(fā)明全新的生長策略,”研究負(fù)責(zé)人、CRG的Miquel Anglada-Girotto博士解釋道,“它只是重新利用了細(xì)胞在早期發(fā)育時就具備的那套程序——那時細(xì)胞需要快速生長和高效分化?!?/p>

研究進(jìn)一步揭示了這一過程的關(guān)鍵機(jī)制。當(dāng)癌基因(如著名的MYC)被激活后,細(xì)胞內(nèi)剪接因子的平衡被打破。由于這些因子之間相互聯(lián)系緊密,只要某個環(huán)節(jié)受到擾動,就會在整個網(wǎng)絡(luò)中引發(fā)連鎖反應(yīng)。

當(dāng)MYC或其他致癌信號通路被啟動時,一小部分“起始型”剪接因子的活性被改變,進(jìn)而觸發(fā)一系列反應(yīng)——促進(jìn)細(xì)胞增殖的剪接因子被激活,而負(fù)責(zé)抑制生長的保護(hù)型剪接因子被關(guān)閉。
“這一系統(tǒng)性的重構(gòu)使得細(xì)胞從正常生長滑向癌癥模式?!盇nglada-Girotto博士指出。

這一發(fā)現(xiàn)不僅解釋了癌癥為何如此難以控制,也為早期檢測和靶向治療提供了新方向。如果醫(yī)生能夠監(jiān)測到剪接因子平衡開始“翻轉(zhuǎn)”的時刻,可能有機(jī)會在癌癥形成初期進(jìn)行干預(yù)。而如果藥物能夠針對其中的一個關(guān)鍵剪接因子,就有可能通過連鎖反應(yīng)影響整個網(wǎng)絡(luò),從而抑制腫瘤生長。

研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一種AI模型,可以通過分析細(xì)胞整體的基因活性模式,推斷出剪接因子的活動狀態(tài)。過去,科學(xué)家必須逐個讀取RNA分子的微小編輯變化,耗時且成本高昂。新的AI工具使研究人員能夠快速掃描大量已有數(shù)據(jù)集,從而揭示癌癥如何控制基因編輯系統(tǒng),并發(fā)現(xiàn)其中潛在的“弱點(diǎn)”。

該研究由CRG的Anglada-Girotto博士主導(dǎo),在ICREA研究教授Luis Serrano和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)的Samuel Miravet Verde博士的共同指導(dǎo)下完成。

——這項(xiàng)研究揭示了癌癥“返祖式”生長的分子秘密,也為未來的精準(zhǔn)干預(yù)提供了新的視角。

參考文獻(xiàn):Nucleic Acids Research?(2025).?DOI: 10.1093/nar/gkaf855

編輯:王洪

排版:李麗