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数字PCR技术发现,癌细胞正在偷工减料
【字体: 大 中 小 】 时间:2017年06月27日 来源:生物通
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美国Stowers医学研究所的研究人员近日在《PLoS Genetics》上发文称,癌细胞可能正在简化它们的基因组。它们减少了核糖体DNA(rDNA)的拷贝数,从而更容易增殖。
生物通报道 美国Stowers医学研究所的研究人员近日在《PLoS Genetics》上发文称,癌细胞可能正在简化它们的基因组。它们减少了核糖体DNA(rDNA)的拷贝数,从而更容易增殖。
“尽管核糖体DNA对细胞功能很重要,但由于定位和分析的挑战,我们几乎不知道是什么在控制其拷贝数的稳定性,”研究人员称。好在,最近的技术进步正在改变这种局面,比如微滴式数字PCR(ddPCR)的出现。
研究人员以三个小鼠品系(C57BL/6、DBA/2J和CD1 )为研究对象,从不同的器官中获得了15个组织样本,并提取出基因组DNA。然后,他们按照Bio-Rad的微滴式数字PCR方案,测定了rDNA的拷贝数。
研究人员首先测定了不同小鼠品系的拷贝数如何变化。他们发现,C57BL/6小鼠品系的平均拷贝数为156,DBA/2J品系为123。CD1的平均拷贝数相似(145),但个体之间的差异要高得多,有些甚至达到两倍。然后研究人员观察了不同组织和器官样本,发现各种组织中mtDNA的拷贝数并未反映出rDNA的拷贝数变化。
为了证实他们的发现与人类癌症有关,研究团队获得了162名个体的全基因组测序数据,他们罹患8种癌症,包括儿童急性淋巴细胞白血病、成神经管细胞瘤、淋巴瘤、前列腺肿瘤、食管腺癌等。研究人员利用计算PCR分析来测定rDNA拷贝数。他们还获得了143名正常对照个体的全基因组测序数据,以分析rDNA拷贝数。
研究人员表示,骨肉瘤、艾滋相关淋巴瘤和食管腺癌样本中肿瘤基因组的拷贝数明显降低。他们指出,这表明在肿瘤发展的过程中,某些癌症选择了拷贝数较低的rDNA。他们在其他五种癌症样本中并没有发现明显变化。
根据这些结果,研究人员希望具体讨论mTOR功能是否会影响rDNA的拷贝数。他们利用Pten-/- 白血病的小鼠模型,通过测序和ddPCR分析评估造血干细胞中的rDNA拷贝数。
研究人员证实,造血干细胞中Pten的损失造成通路的mTOR激活,包括磷酸化mTOR、Rps6和S6K1水平更高。更重要的是,研究结果表明,在rDNA减少30-40个拷贝的情况下,造血干细胞生长和核糖体发生仍然可以稳定存在。
“总而言之,癌症中的rDNA拷贝数和序列可能发生变化,”研究人员写道。“我们推测,这种拷贝数的测定可以作为PI3K-AKT-mTOR通路中各种突变的检测器,以及DNA损伤药物是否选择性靶定癌症干细胞的预测工具。”(生物通 薄荷)
原文检索
Xu B, Li H, Perry JM, Singh VP, Unruh J, Yu Z, et al. (2017) Ribosomal DNA copy number loss and sequence variation in cancer. PLoS Genet 13(6): e1006771.