(視覺中國/圖)
日本理研所(RIKEN)的研究人員在2023年3月30日的《新英格蘭醫學雜誌》(NEJM)發表了一篇發現多個胃癌基因的論文。這些基因有9個,APC、ATM、BRCA1、BRCA2、CDH1、MLH1、MSH2、MSH6 和 PALB2,它們的種系遺傳基因變異與胃癌風險高度相關。研究人員是從日本生物銀行(BioBank Japan)資料庫中搜索到了10426名胃癌患者信息,並採用38153名非胃癌患者信息作為對照,確認了上述9個胃癌基因。
這項研究揭示了發生胃癌的原因,具有上述遺傳的等位基因變異可能是東亞人口易患胃癌的遺傳學原因,而中、日、韓3個東亞國家是全球胃癌最高發的國家,其中中國的胃癌患者占全球的40%以上。
同時,這項研究另一個很有價值的要點在於,找到了胃癌基因與幽門螺桿菌的關係,而幽門螺桿菌是一種已經確認的誘發胃癌的外部因素。這項研究發現,感染幽門螺桿菌與攜帶上述等位基因變異具有共同促進作用。感染了幽門螺桿菌又同時攜帶上述等位基因變異的人,罹患胃癌的風險增加16.01倍。
致癌基因與幽門螺桿菌的雙重促進作用在老年人中具有更重要的作用。這項研究根據流行病學數據(HERPACC)得出結論,一名85歲感染幽門螺桿菌又攜帶上述基因變異的人,發生胃癌的相對風險為45.5%;但85歲只感染幽門螺桿菌而不攜帶上述基因變異的人,發生胃癌的相對風險為14.4%。
這個結論意味著,胃癌基因在胃癌的發生上起了主導作用,而幽門螺桿菌則起到了次要作用。因此,未來防治胃癌可能要從基因組測序做起,查找是否有上述9種胃癌基因,並採取基因預防和基因療法。另外,無論是家庭就餐還是外出吃飯,都儘可能用公筷公勺,以避免幽門螺桿菌感染,從而減少誘發胃癌。
但是,癌症基因除了要與外界因素相互作用外,可能還要服從於基因組的內環境,即基因個體要服從於基因組。現在,一項新的研究初步揭開了這個秘密。
2023年3月28日的《自然》雜誌發表了瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)和瑞士多家科研機構的研究人員聯合進行的一項研究。該研究發現,全基因組加倍 (WGD)可以改變DNA在三維空間中的組織方式,能激活驅動癌症生長的致癌基因。這意味著,致癌基因要發揮致癌作用,需要全基因組的支持和整合作用。這是一種癌症發生和發展的新方式,或者說這種方式早就存在於癌症的發生發展中,只是通過研究現在才知道。
全基因組實際上就是人的細胞中細胞核上的所有基因。人的單個細胞中的所有基因是一個2-3米長的雙鏈DNA(脫氧核糖核酸),但是,為了讓其在細胞中更好地貯存,自然的演化是讓它們以雙螺旋的結構包裹成緊密的線圈狀,如此就能讓這個總長度約2-3米的人的所有遺傳信息都能貯存於細胞核(DNA)中。
簡單地看,基因由脫氧核糖核酸(DNA)組成,是為特定蛋白質編碼的脫氧核糖核酸 (DNA) 片段。基因的大小與它們編碼的蛋白質大小有關。每個 DNA 分子(基因組)都是一個像擁有千百萬階梯的盤旋樓梯一樣的雙螺旋結構。樓梯的每一級台階由四種稱為鹼基(核苷酸)的分子配對組成。每一級中,腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對,或者鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對。每個極長的 DNA 分子都纏繞在一條染色體或染色質中。
染色質和染色體是在細胞不同分期形成的狀態,本質上是同一物質。染色質是間期細胞核內由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA 組成的線性複合結構,是間期細胞遺傳物質存在的形式。染色體是細胞在有絲分裂或減數分裂過程中,由染色質聚縮而成的棒狀結構。兩者化學組成無差異,但構型不同,是遺傳物質在細胞周期不同階段的不同表現形式。
也因此,細胞核中的全基因組和外在的染色質(體)呈現為三維空間,在這個三維空間,有多層次和多角度的結構,包括各種鹼基配對,DNA鏈的捲曲,其中有環狀、結構域和區室等組成多層組織。
每一個基因要發揮作用,既與基因組有關,也與染色體有關,因為基因組和染色體結構的任何問題都可能對單個基因有正反兩方面的影響。瑞士研究人員發現,大約30%的人類癌症中的一個常見原因是由於全基因組加倍(WGD),即細胞中的整組染色體被複製而產生。全基因組加倍可導致細胞內的基因組不穩定,隨後又會導致染色體不穩定和其他有助於癌症發展的基因突變。
其中的一個原因是,全基因組加倍可以通過一種稱為染色質分離缺失(LCS)的現象來影響細胞內染色質或染色體的三維結構。這種現象又是通過對缺少抑癌基因p53的細胞觀察發現的。缺少抑癌基因p53的細胞容易發生全基因組加倍,誘發染色質分離的喪失(LCS)。表現為,短染色體和長染色體、A和B亞區以及相鄰染色質域之間的分離減少,從而導致染色質和表觀遺傳學的變化。由於染色質分離的喪失啟動了染色質構象的變化,為致癌基因的激活奠定了基礎,最終導致癌變。
因此,全基因組加倍意味著染色質分離的喪失和染色體不穩定,它們是共同促進癌症發展的互補機制,最終讓致癌基因激活,或阻止抑癌基因發揮作用。
當然,這個理論還需要在更多的癌症發病機制中加以驗證,如胃癌。癌症的發生、發展和愈後等,不只是與基因有關,也與基因組、染色質(染色體)和其他誘發因素有關,如胃癌也涉及幽門螺桿菌、高鹽和煙燻食物,還與吃太燙的食物有關。
張田勘