揭示致癌物如何致癌:最新研究有望预测哪些人更容易患癌症

2020
11/19

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现代科学已经证明,癌症本质上是一种基因病,由致癌基因激活或抑癌基因失活引起,除了内源性因素外,外界环境因素的影响,在癌症发生过程中也占据着很大因素,而这些外界环境因素,一般被称为致癌物。

当然,接触致癌物,并不一定会导致癌症的发生,因为还要看这个人的基因因素。但致癌环境的暴露,意味着一个人有更大的风险发生癌症。

11 月 17 日,Nature Communications 发表了英国伯明翰大学的一项最新研究成果,研究人员对环境中致癌物如何激活 DNA 基因重组背后机制的新见解, 可以帮助解释环境暴露对癌症发生的一些影响,以及可以预测哪些人可能更容易患癌症。


有些人更容易患癌症  

实际上,我们每个人都暴露在低水平的致癌物质 (促进癌症形成的物质或辐射) 环境中。

比如,最常见的一种致癌物是苯并芘(benzopyrene),这是一种普遍存在于火炉 (如烧木头的炉子) 产生的烟雾、废气以及烤肉和鱼中的化学污染物。苯并芘的一种活性成分 BPDE,会直接破坏 DNA 序列,形成加合物,进而促进致癌突变。


当然 即使大家都暴露于致癌环境中,每个人患癌症的几率也是不同的。

医学专家经过多年研究发现,有些人群患癌症的风险明显高于其它人,比 如有癌症家 族史的人一些癌症患者,其子女患癌症的风险明显高出一般人群。

研究还发现,具有遗传倾向的癌症约占全部恶性肿瘤的 5% 左右,胃癌、肺癌、直肠癌、乳腺癌、宫颈癌、口腔癌等都有一定遗传性。如胃癌患者的后代,患上癌症的几率是其它人的 4 倍;家庭中父母有患结肠癌的,其子女中约有一半也会患结肠癌。

近年来,随着分子生物学研究的突飞猛进,科学家们已经意识到人类的许多疾病原来都与基因有关,癌症就是其中之一。


肿瘤易感性是指不同人群、不同个体由于遗传结构不同,在外界环境影响的条件下呈现出号患某种恶性肿瘤的倾向。 肿瘤易感性的差异表现在肿瘤发生率的种族差异、环境因素致癌的个体差异、肿瘤发生的家族聚集现象等。有些个体由于易感性而易于形成某种肿瘤,而且几乎肯定会在生命的某一阶段上发病。
 
对于易患癌症人群及其家庭进行筛查和早期诊断,能为发现易感基因和了解其作用提供机会。非家族性肿瘤更为常见,而它们的形成可能是由于同一基因的突变,所以对遗传性肿瘤的调查有着重要的意义。

除了那些高危个体以外,可能存在有更多个体的人群,其易感性水平较高危个体低些。虽然他们不会必患无疑,但患肿瘤的机会还是比正常人群要高一些。

预测哪些人更容易患癌症

虽然已有研究揭示了 BPDE 是如何引起这些突变的,但其中一些致病途径仍不清楚。目前人们认为,在 DNA 合成过程中,BPDE 会引起突变,因为它们激活了一种被称为 跨损伤复制 的过程,在这种情况下,尽管存在未修复的损伤,细胞还是会复制 DNA,从而允许复制错误的发生 —— 这就导致了基因突变。

然而,有证据表明另一种被称为同源重组 (HR) 的过程也参与其中,同源重组修复复杂的 DNA 损伤,如 DNA 链断裂,并保护和停止或中断 DNA 复制错误。

这项最新的研究通过分子生物学方法详细描述同源重组途径,研究结果提供了新的见解,表明同源重组修复通过一种不寻常的机制在 BPDE 加合物过程中被激活,即使没有停止或崩溃的复制分叉,也可以激活该进程。而且它在 DNA 中的单链缺口被激活,这些缺口是由 PrimPol (一种由 PRIMPOL 基因编码的蛋白质) 激活产生的。此外,这些复制后的缺口是由 PrimPol 产生的,这也揭示了 PrimPol 在 DNA 耐受损伤过程中的作用。


论文通讯作者、来自伯明翰大学癌症和基因组科学研究所的 Eva Petermann 博士说,“我们的研究揭示了细胞中苯并芘暴露的影响,这对于理解癌症的环境原因和一般癌症的发展是重要的。 理解这一机制有助于更好地预测和检测污染的负面影响 也有助于更好地解释癌症基因组学。例如,同源重组基因 BRCA2 和 RAD52 的基因变异被认为是肺癌的易感性,这意味着了解同源重组如何帮助细胞处理苯并芘,可以帮助我们预测哪些人可能更容易患肺癌。”

研究人员表示,进一步研究单链 DNA 缺口中这种遗传变异对同源重组的影响将是很重要的。一些 PrimPol 变体也被认为在癌症中发挥潜在作用, 与此相关的研究还可以帮助预测哪些人对接触致癌物更敏感。

随着科学家们越来越多地解开癌症的奥秘,我们相信,终有一天人类不再闻癌色变。

参考资料:
https://www.nature.com/articles/s41467-020-19570-7
https://www.birmingham.ac.uk/news/latest/2020/11/new-study-could-help-to-better-predict-which-individuals-are-more-susceptible-to-cancer-causing-agents.aspx
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关键词:
致癌物,DNA,癌症,预测,研究,基因

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