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科学家设计新的“分子时钟”用于癌症发生风险的预测

科学家设计新的“分子时钟”用于癌症发生风险的预测

  组织细胞的分裂速度与该组织的癌症发生风险高度相关,多种癌症风险因素,包括炎性反应等,可以通过对细胞分裂速度的改变进而显著影响癌症发生的风险。10月3日,来自中国科学院上海生命科学研究院计算生物学研究所与英国伦敦大学学院的科研人员在《基因组生物学》(Genome Biology)杂志上合作发表一项最新研究成果,表明生命周期中细胞分裂导致的DNA分子变异积累可以被用于癌症发生风险的预测。

  该研究由计算生物学所研究员、英国伦敦大学学院教授Andrew Teschendorff领导完成。该项目利用计算建模的方法设计了一个“分子时钟”,并利用这个“分子时钟”对个体特定组织生命周期中细胞分裂的次数进行估算。项目研究人员针对一种只在DNA特定序列上发生的修饰,即DNA甲基化修饰,设计出依据DNA甲基化修饰变异的“有丝分裂时钟”运行节律。

  已有的研究表明,基因组特定位点的DNA甲基化会随着个体生理年龄的增加而积累,这一发现表明可利用这一“分子时钟”对个体年龄进行精确预测。然而,同一个体中不同器官组织虽然具有相同的生理年龄,但却具有不同的癌症发生幸运28风险,因此该基于DNA甲基化的早期“时钟”无法用于癌症发生的风险预测。Teschendorff研究组通过检测基因组不同位点的DNA甲基化水平,构建了一种新的“分子时钟”用于预测组织干细胞的分裂幸运28次数。研究发现,癌症细胞的有丝分裂节律明显加速,该现象同样发生于包括乳腺及肺等多种组织癌前病变过程中,提示基于这种新的“分子时钟”研究可用于癌症发生风险的预测。更为重要的是,吸烟人群相关组织有丝分裂时钟的运行节律也发生了显著加速,进一步印证了癌症风险因素与其介导的分子时钟节律加速之间的相关性。

  这一重要发现揭示了对相应细胞类型DNA甲基化水平进行检查可用于癌症的风险预测及相关早期检测方法的开发。未来一个重要的潜在应用领域是检测癌前病变人群血液中的游离DNA及其甲基化修饰变异,进而评估其有丝分裂运行节律,从而为癌症发生做出预警。