科学家首次在人体血浆中捕获到直接折叠成四链结构的G4遗传物质，这一结构形态的发现为癌症等疾病的早期诊断开辟了全新方向。
提起DNA，人们脑海中常浮现出双螺旋结构。然而，细胞内的遗传物质并不总是维持这种形式，部分片段会折叠成紧凑的四链结构。此前这类特殊形态仅在细胞内部被观察到，而科研人员首次在人体血浆中捕获到了处于折叠状态的四链遗传物质。
当细胞衰老死亡时，会释放出微小的DNA碎片进入血液，这些碎片如同被撕碎的信件，携带着体内健康的线索。长期以来，研究人员主要专注于解读这些信件上的字面信息，包括基因字母序列、碎片长度及在基因组中的位置，而最新研究表明，信件折叠的方式同样蕴含着重要信息。
科研人员在直接从血浆中捕获的遗传物质中，检测到了被称为G-四联体(简称G4)的四链结构。科隆大学分子生物学家Robert Hänsel-Hertsch指出，这是首次提供直接生化证据，证明人体血浆中的核酸存在折叠好的G-四联体结构。G4结构始于4个鸟嘌呤基因字母聚合形成微小的正方形，多个正方形堆叠形成紧凑结构。
这项探索始于对极短游离DNA的关注。这类单链片段长度仅约50个基因字母，非常微小，极易逃脱传统捕捉技术的网罗。其中部分片段含有足够的鸟嘌呤以形成G4结构，计算机分析也证实了这一可能。不过，发现能打结的绳子并不等于证明它在血液中已经打结。
为了证实这些结构在血液中确实保持折叠状态，研究团队设计了更为温和的捕获方法。他们直接从血浆中提取遗传物质，避免了可能破坏结构的高温与剧烈化学步骤。随后，他们使用了2种独立的检测手段：一种是识别G4结构的抗体，另一种是在结合时发光的微小分子。测试显示2种手段均释放出信号，而无法折叠的对比序列则无信号。在竞争实验中，2种检测剂相互削弱对方信号，证实它们识别的是折叠状态的G4结构，而非随机黏附。
正如Robert Hänsel-Hertsch所言，分子结构是基因测序本身无法呈现的又一层生物学信息。不过，这项发现也带来了新悬念。由于检测工具针对的是空间结构而非分子本身，实验尚无法区分这些G4结构是由DNA还是RNA构成。研究团队计划下一步使用特定的酶分别降解DNA或RNA后再次测试，并通过测序揭示其真实身份与来源。此外，这些结构由何种组织释放，以及是在细胞内还是进入血液后折叠，目前仍不得而知。
在医学领域，G4结构常出现在调控基因的区域，且在多种肿瘤类型中观察到G4水平升高。这表明血液中循环的G4结构未来或许能提供仅凭读取DNA序列无法获得的癌症诊断信息。不过，这并不意味着全新的癌症检测手段已经诞生，该研究旨在证实血浆中存在折叠的G4结构，而非对比患者与健康人群的差异。在临床应用之前，还需要在经过严密分类的人群中精准测量，以确定疾病是否会改变这些折叠结构的数量或分布规律。
血液中的遗传废弃物不仅是一串等待读取的字母，纸张折叠的方式本身也是信息的一部分，而人类对这封信的解读才刚刚开始。
原文：https://www.sciencealert.com/scientists-discover-strange-4-stranded-genetic-structures-in-human-blood