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基因组不稳定的癌细胞在左侧盘旋

像染色体一样分组(右),有助于科学家更好地检测导致癌症生长的遗传畸变

加州大学洛杉矶分校领导的研究表明,DNA模式可以解释葡萄糖代谢如何驱动癌症

加州大学洛杉矶分校领导的肿瘤细胞DNA模式研究表明,在更具侵袭性的癌症中常见的大量异常遗传特征不是随机的,而是反映了肿瘤进化中的选择性力量

研究结果还表明,这些变化驱动细胞中的葡萄糖代谢,从而导致癌症生长加速

已知较不具侵袭性的癌症具有完整的基因组 - 细胞中完整的基因组 - 而更具侵袭性的癌症的基因组往往具有大量异常

现代研究主要集中在个体癌症基因,特别是癌基因和肿瘤抑制基因,作为DNA突变和拷贝数变异的主要目标

致癌基因的突变或扩增可以将健康细胞转变为肿瘤细胞

当肿瘤抑制基因不能正常工作时,细胞会失去控制

然而,科学家继续观察到这些经典癌症基因无法完全解释的肿瘤中的许多复发拷贝数改变模式

人们早就知道,健康细胞和肿瘤形成细胞之间的根本区别在于重新编程的细胞代谢

改变的新陈代谢以多种方式使转化的细胞受益,特别是在将葡萄糖转化为能量的能力方面

这一过程称为糖酵解,可以促使肿瘤生长成为最具侵袭性的癌症

在这项为期五年的研究中,加州大学洛杉矶分校分子和医学药理学教授Thomas Graeber及其同事使用了来自人类肿瘤,癌细胞系和癌症小鼠模型的拷贝数改变数据的跨癌症分析

该团队分析了15种癌症类型的样本,发现DNA扩增和缺失的拷贝数改变模式预示着糖酵解活性增加和肿瘤细胞快速生长

为了理解酶在这个过程中如何发挥作用,科学家们比较了人类肿瘤和小鼠模型的拷贝数改变模式

他们发现了26个具有一致遗传改变的DNA区域,在糖酵解途径中含有11种酶以及已知的癌症驱动基因

研究人员接下来使用实验永生化系统和基因工程来直接证明糖酵解酶可以影响拷贝数改变特征

通过在不同时间点对细胞进行取样,研究人员能够展示这些模式是如何演变的,从而塑造癌症基因组

通过这些发现,研究人员可以构建改进的癌症模型,并推动针对所有类型疾病的治疗方法的发展

“通过关注如此庞大的数据集而不仅仅是已知的点突变,我们现在更好地了解联合遗传改变的微妙模式如何影响葡萄糖代谢,并且是最具攻击性癌症的关键驱动因素,”Graeber说

“科学家们现在有了一个全新的沙箱,我们可以测试和开发这些工具,为抗击这种疾病的人提供新的治疗方法

”这项新研究由Graeber领导,该论文的资深作者和加州大学洛杉矶分校Jonsson综合癌症中心的成员癌症纳米技术计划

第一作者是南加州大学维特比工程学院化学工程助理教授Nicholas Graham和加州大学洛杉矶分校Crump分子成像研究所博士后Aspram Minasyan

其他合着者包括Anastasia Lomova,Ashley Cass,Nikolas Balanis,Michael Friedman,Shawna Chan,Sophie Zhao,Adrian Delgado,James Go,Lillie Beck,Rong Qiao,Johanna ten Hoeve,Nicolaos Palaskas,Hong Wu,Daniel Braas和Heather Christofk加州大学洛杉矶分校

Graeber,Wu和Christofk是加州大学洛杉矶分校Jonsson综合癌症中心的成员

该研究在线发表在Molecular Systems Biology上

该研究得到了国家癌症研究所,美国国立卫生研究院,美国癌症协会,黑色素瘤研究联盟,诺顿西蒙研究基金会和关注基金会的支持

加州大学洛杉矶分校的Jonsson癌症中心基金会,加州大学洛杉矶分校CTSI,UC癌症研究协调委员会,加州大学洛杉矶分校Stein / Oppenheimer捐赠基金和私人慈善机构提供了额外的支持

资料来源:加州大学洛杉矶分校新闻室的Peter Bracke

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