FISH技术将癌症与衰老联系起来（图）

　　

生物通报道：挥动染色体调色板，Salk生物研究学院(Salk Institute for Biological Studies)的Jan Karlseder 博士率领的研究小组通过观察来自Werner 综合症（一种遗传的早衰症）患者的染色体，发现重塑位于染色体末端的端粒（telomeres）能够明显阻止Werner综合症患者细胞的遗传损伤，超弄清衰老和癌症之间的关系又迈出了重要一步。研究结果刊登于《PNAS》。

Werner 综合症患者拥有与年龄极不相称的衰老表型，十几岁皮肤开始发皱、秃顶或花发，大多数在40－50岁时死于癌症等疾病。“癌症大半与染色体不稳定有关，” Karlseder解释说，“如果个体染色体丢失端粒，染色体失去保护作用，会与其它未受保护的染色体融合。当细胞分裂时，染色体随机断裂，导致基因组不稳定。”

Karlseder的最近相关研究发表于2004年（第一作者为当时Karlseder实验室研究生Laure Crabbe），文章介绍，研究人员利用一种被称为FISH的技术对Werner 综合症患者的染色体DNA和端粒进行原位荧光杂交显微观察，发现患者染色体缺失一些起保护作用的端粒，Karlseder称之为“细胞的一次灾变”。

                                

图：从Werner综合症患者细胞分离得到的染色体，用不同颜色的荧光染料对每对染色体进行涂色，以观测引起基因组不稳定的染色体断裂和融合（如第6和10），用于解释Werner综合症患者的癌症高发性。

最新研究中，研究人员在组织培养基中培养Werner 综合症患者的细胞，利用一种FISH的高度颜色改换技术（chromosome painting，染色体涂色）评价DNA损伤。这种技术用不同颜色的荧光染料涂色、标记每对染色体，帮助研究人员轻松观测染色体融合或者断裂。

接下来，研究人员向培养细胞中添加有功能的WRN基因（Werner 综合症患者WRN基因突变或者无功能）或者是编码端粒蛋白的基因（拉伸短的或者弥补丢失的端粒）。细胞经过数次分裂后，研究人员重新检测DNA寻找与年龄和癌症有关的损伤类型。

补充了功能性WRN基因的细胞与未补充基因的对照组细胞相比，DNA损伤明显减少，提示WRN基因编码一种蛋白，研究人员将此蛋白称为helicase，在细胞分裂时将紧密盘绕的DNA链伸直， WRN基因缺失导致Werner 综合症。法国人类基因组研究所（Institute of Human Genetics）博士后Explains Crabbe解释说，“一个蛋白（WRN）缺失引起一些端粒缺失，导致未成熟细胞生长停滞。”

然而，最有趣的发现是添加了端粒的细胞，“当我们将端粒注入细胞后，我们抑制了突变的积聚，与将WRN蛋白复活的效果水平相当，” Karlseder说，“在Werner 综合症细胞中，通过伸长Werner综合症细胞变短的端粒，弥补了缺陷。”

Crabbe（继续研究DNA复制）认为，这些结果不仅提供了一种基于Werner 综合症中见到的加速衰老的机制，而且建立了与癌症易患体制的连接。“这些结果提示，Werner 综合症细胞中的端粒功能紊乱是基因组不稳定的一种主要原因，可用来解释为何Werner 综合症患者易患癌症。”

将这些发现投入Werner 综合症临床治疗还很艰巨。然而Karlseder很乐观：“我们研究这种疾病是因为它是研究衰老的一个极好模型，我们发现衰老、端粒丢失和癌症发生之间直接的相关性，我估计老年人癌症可能与Werner综合症患者的癌症有相同的机制。”（生物通记者 子元）