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

作者: 科研老王

来源: Nature Communications

发布日期: 2020-11-18

英国伯明翰大学的最新研究揭示了环境中致癌物如何激活DNA基因重组的机制,这一发现有助于预测哪些人可能更容易患癌症。研究指出,虽然大家都暴露于致癌环境中,但每个人患癌症的几率不同,这与遗传因素有关。此外,研究还探讨了同源重组在处理致癌物苯并芘中的作用,为预测癌症易感性提供了新的视角。

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。实际上,我们每个人都暴露在低水平的致癌物质环境中。比如,最常见的一种致癌物是苯并芘,这是一种普遍存在于火炉产生的烟雾、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。

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。

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。

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