科学家揭开人类细胞DNA修复的复杂网络,发现500多个基因的交互细节,找到癌症细胞的潜在弱点,为精准治疗点亮希望。
人类的细胞里,约31亿个DNA构建模块承载着生命的蓝图。为了守护这份庞大信息的完整性,细胞无时无刻不在忙碌:它们解开DNA链上的缠结,修补断裂的片段,像是夜以继日的工匠,确保遗传密码不出差错。Jacob Corn,ETH Zurich的基因组生物学教授,笑着说:“很多人以为DNA修复只是在应对毒素或辐射,其实不然。”即使没有外界威胁,细胞每天都在为生存而战,修复机制是它们不可或缺的盔甲。
Corn和他的团队最近在《自然》杂志上分享了一项突破:他们系统地分析了500多个与DNA修复相关的基因(总计约2万个编码蛋白的基因中),挖掘出这些基因之间错综复杂的互动关系。这不仅加深了我们对细胞如何维护基因组稳定的理解,还意外发现了癌症治疗的新线索。
要弄清楚这些基因如何协作,可不是件容易的事。Corn的团队在实验室里修改了人类细胞,同时关闭两个修复基因,观察结果。他们一共测试了近15万个基因组合,堪称一项浩大的工程。研究的主要负责人John Fielden和Sebastian Siegner坦言:“我们得梳理出一张巨大的关系网。”
有趣的是,关闭单个基因通常不会引发明显问题,因为细胞总有“备胎”来顶替。“人类细胞特别喜欢这种冗余设计,”Corn解释道。比如,某个修复功能没了,另一个基因会迅速补位,像是团队里随时待命的替补队员。只有当主力和替补都被“踢出场”,细胞才会失去修复能力,损伤逐渐累积,最终无法存活。
通过这项研究,团队发现了大约5000对基因组合,一旦同时失效,细胞就撑不下去了。他们深入剖析了其中两对基因的分子互动,揭示了一些此前无人知晓的联系。比如,某个基因对的失活会切断一条关键的修复路径,就像堵住了一条生命线。这些发现让人眼前一亮,因为它们可能正是攻克癌症的关键。
癌症细胞与正常细胞相比,突变更频繁,有些修复基因天生就“掉线”了。Fielden指出:“我们找到了一些额外需要关闭的基因,能让癌症细胞停止生长。”换句话说,研究团队像是为癌症细胞画了一张“弱点地图”,标出了可以用药物精准打击的靶点。
Corn用了一个生动的比喻:“我们像是探路者,照亮了癌症治疗的幽暗森林。现在,这些路径已经清晰可见。”为了让更多人能沿着这些路径前行,他们还搭建了一个公开的网络平台,分享所有研究数据。“希望其他科学家能用得上,尽快把这些新知识转化为实际成果,”Corn说。
这项工作不仅为癌症治疗打开了新窗口,也让我们更敬畏细胞的智慧。那些在显微镜下忙碌的修复机制,像是生命的隐形守护者,默默对抗着时间和损伤。而现在,科学家们正在借它们的智慧,为人类健康寻找新的希望。
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