27日,《科学》杂志刊载了一项研究,该研究揭示了人类基因组中有一类能“跳跃”的DNA片段,也就是被称作遗传“寄生虫”的LINE-1(L1)元件,它竟是破坏癌症基因组稳定性的主要“幕后黑手”。要知道,基因组不稳定可是癌症发生发展的“温床”,能让恶性细胞有更多机会生长、适应环境,还能躲避治疗。这项研究打破了传统看法,找到了一个对癌症基因组有全面影响的关键因素。
西班牙巴塞罗那基因组调控中心联合多个国家的科研团队,此次把目光聚焦在了肿瘤里异常活跃的L1元件上。他们采用了一种新的长读长测序技术,首次完整地描绘出了这类“跳跃基因”对癌症基因组结构产生的影响。研究发现,L1不仅能通过插入突变破坏单个基因,还能引发大规模且破坏性很强的基因组结构重排,像基因缺失、位置改变等情况。在对10个L1高活性肿瘤进行分析时,共观察到了6418次“跳跃”事件,其中大概每40次“跳跃”就会引发一次大规模的结构改变,而且这种结构重排有3/4是传统短读长测序技术很难检测到的。
特别关键的是,大约65%的L1“跳跃”事件发生在肿瘤演化的早期阶段,而且大多出现在癌细胞复制整套染色体(也就是“全基因组倍增”)这一重要事件之前。这说明L1的活跃是癌症形成初期基因组发生重塑的重要推动因素,而不是结果。另外,肿瘤组织中L1启动子区域甲基化水平较低这一现象,也和表观遗传变化可能会唤醒这些休眠元件的推测相符合。
这项由多个国家机构合作完成的研究,虽然样本集中在L1活性极高的癌症类型上,但它的发现为我们理解癌症基因组不稳定的根源提供了新的思路。这也凸显了长读长测序在癌症研究中的潜在重要作用,有望为未来开发早期干预癌症的策略指明新方向。