科学家将DNA的神秘片段与细胞生长和肿瘤抑制联系起来

 
尽管经历了数千万年的进化差异，为什么某些遗传密码字符串实际上仍保持不变?一项利用称为CRISPR的基因编辑技术的最新发表的研究发现，至少其中一些DNA串对于保持健康细胞的生长和阻止肿瘤细胞的生长至关重要。
西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心的资深作者罗布·布拉德利在一份新闻稿中说，这项发表在《自然遗传学》上的研究是“首次发现这些高度保守元素的大规模重要性的研究”。
布拉德利和他的同事们说，揭开这些超保守元素的奥秘可能会为癌症治疗开辟新途径。
这项研究首先进行了分子分析，重点是被称为毒物外显子的特殊DNA片段。这些片段通过切断特定蛋白质的产生来调节细胞的活性。它们被称为具有蜂窝功能的“杀死开关”。当他们吃草时，会引起癫痫病等疾病。但是，当他们按照预期的方式工作时，它们可以“毒化”不良蛋白质的产生，并使细胞保持在正确的轨道上。
科学家以前曾注意到毒物外显子和超保守元素之间存在重叠，但他们无法确切说明为什么超保守毒物外显子如此重要。当他们逐一敲除靶标外显子时，他们对细胞存活没有太大影响。
弗雷德·哈奇(Fred Hutch)团队采用了更广角的方法：他们使用了一种CRISPR基因编辑酶，该酶经过向导RNA分子的修饰，可以从小鼠，大鼠和人类的基因组中搜寻并剪除数百种有毒的外显子。
布拉德利(Bradley)和该研究的主要作者弗雷德·哈奇(Fred Hutch)研究人员詹姆斯·托马斯(James Thomas)将其技术称为“配对的指导RNA，用于替代性外显子去除”或pgFARM(发音为“猪场”)。布拉德利说：“詹姆斯的所作所为的独特之处并不是方法本身，而是他以高吞吐量来做到这一点。”
研究人员确定了465个在物种间高度保守的毒物外显子，以及另外91个不是那么高度保守的毒物外显子。他们发现许多超保守的外显子都具有类似的功能，这解释了为什么一次只敲除其中一个没有太大作用。但是，当同时剔除一堆高度保守的外显子时，细胞在实验室培养皿中死亡。
作为后续行动，研究小组测试了毒外显子在患有肺部肿瘤的活小鼠中的作用。许多外显子对于正常细胞的生长至关重要，就像对实验室培养皿中的细胞一样。研究人员报告说，更有趣的是，某些外显子具有“临床相关”的肿瘤抑制作用。
抗肿瘤的毒物外显子往往会在控制RNA剪接的基因中出现，这是细胞蛋白质制造机制的重要组成部分。这些外显子可以很好地控制RNA剪接因子，否则可能会促进肿瘤的生长。
科学家们已经在研究解决导致多种疾病的RNA剪接问题的技术，托马斯希望超保守的外显子可以为治疗癌症的新分子靶标指明道路。
他说：“一旦找到目标，就可以在现有的治疗技术上轻松发展。”
除了Thomas和Bradley之外，Nature Genetics研究的作者还包括“ Jacob Polaski，Qing Feng，Emma De Neef，Emma Hoppe，Maria McSharry， Joseph Pangallo，Austin Gabel，Andrea Belleville，Jacqueline Watson，Naomi Nkinsi和Alice Berger。