著名癌症学者领导华人团队发表Nature文章:“合成必需”新概念

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年2月8日 来源:生物通

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  科学家们发现了一种可以用于识别缺乏特异性关键抑癌基因这类癌症的靶标的新方法,他们利用这种方法针对最常见的一种前列腺癌进行了分析,找到了一个遗传位点。这种方法也可以确定其它类型的癌症,如乳腺癌,脑癌和结肠癌的精确治疗靶点。

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  生物通报道:科学家们发现了一种可以用于识别缺乏特异性关键抑癌基因这类癌症的靶标的新方法,他们利用这种方法针对最常见的一种前列腺癌进行了分析,找到了一个遗传位点。这种方法也可以确定其它类型的癌症,如乳腺癌,脑癌和结肠癌的精确治疗靶点。

这一研究成果在线公布在2月6日的Nature杂志上,文章的通讯作者是著名的肿瘤学家Ronald A. DePinho,以及安德森癌症中心的Y. Alan Wang副教授,文章的第一作者为赵笛(Di Zhao,音译)博士,多位华人学者参与了该项研究。 DePinho教授主要研究方向是癌症药物、人体衰老以及退化性疾病,他也是多个癌症研究项目的领头人,如此前的癌症“登月计划”。

在最新这项研究中,研究人员提出了一个新概念:synthetic essentiality(合成必需,生物通译),并利用这一概念在癌症中寻找基因删除的模式,从中发现了一种合成必需基因—— 染色质解旋酶DNA结合因子(CHD1)可以作为缺失抑癌基因PTEN的前列腺癌和乳腺癌的靶基因。PTEN早在十多年前就被发现,科学家们认为它在阻止许多癌症的发生发展中起着不可或缺的作用。因此,当PTEN缺失或发生突变时,恶性细胞可以不受约束地生长,由此导致癌症形成。

“我们搜寻在某些癌症中偶尔缺失,但在特定抑癌基因(如PTEN)引起的癌症中保留的基因,”赵博士说,“我们认为当癌症缺失了特定的抑癌基因时,这种保留的合成必需基因可能就是促癌作用所需要的。”

当PTEN基因缺失时,通常会引发前列腺癌,而且一般与晚期前列腺癌有关。美国疾控中心CDC将前列腺癌列为美国男性癌症相关死亡的第二大病因,每年都会出现176,000例新病例和28,000例死亡报告。高达70%的原发性前列腺癌会出现PTEN缺陷。

研究人员通过分析癌症基因组图谱和其它来源的前列腺癌基因组数据库,发现CHD1虽然只是偶尔会在一些前列腺癌中缺失,但是PTEN缺失的前列腺癌中却总是存在CHD1缺陷。进一步研究发现CHD1对于PTEN信号传递具有至关重要的作用,因此可以作为与PTEN基因缺失有关的前列腺和乳腺癌的潜在治疗靶标。

 

文章利用CRISPR技术敲除CHD1,采用的是Broad研究院的sgRNA Designer (http://www.broadinstitute.org/rnai/public/analysis-tools/sgrna-design)

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DePinho教授说:“科学家一直都希望能找到抑癌基因细胞存活所必需的靶标,这项研究为寻找特定抑癌基因缺陷的癌症‘可追踪’靶标提出了一个概念框架”。他也补充道,还需要进一步的分析来验证具有特定基因组改变的癌细胞的合成必需基因,并鉴别这种调节的相互作用和细胞作用机制。

DePinho教授研究组有不少华人学者,此前胡宝利(Baoli Hu)博士等人就研发出了一种胶质母细胞瘤模型,帮助他们确定胶质瘤干细胞的位置,这些干细胞像所有的干细胞一样都能转化成其它细胞类型。研究人员进一步发现了一种基因: WNT5A 在被激活的时候,能帮助胶质瘤干细胞发生转变,从而导致浸润性肿瘤生长。胡宝利:为什么胶质母细胞瘤会复发?

生物通:张迪)

原文摘要:

Synthetic essentiality of chromatin remodelling factor CHD1 in PTEN-deficient cancer

Synthetic lethality and collateral lethality are two well-validated conceptual strategies for identifying therapeutic targets in cancers with tumour-suppressor gene deletions1, 2, 3. Here, we explore an approach to identify potential synthetic-lethal interactions by screening mutually exclusive deletion patterns in cancer genomes. We sought to identify ‘synthetic-essential’ genes: those that are occasionally deleted in some cancers but are almost always retained in the context of a specific tumour-suppressor deficiency. We also posited that such synthetic-essential genes would be therapeutic targets in cancers that harbour specific tumour-suppressor deficiencies. In addition to known synthetic-lethal interactions, this approach uncovered the chromatin helicase DNA-binding factor CHD1 as a putative synthetic-essential gene in PTEN-deficient cancers. In PTEN-deficient prostate and breast cancers, CHD1 depletion profoundly and specifically suppressed cell proliferation, cell survival and tumorigenic potential. Mechanistically, functional PTEN stimulates the GSK3β-mediated phosphorylation of CHD1 degron domains, which promotes CHD1 degradation via the β-TrCP-mediated ubiquitination–proteasome pathway. Conversely, PTEN deficiency results in stabilization of CHD1, which in turn engages the trimethyl lysine-4 histone H3 modification to activate transcription of the pro-tumorigenic TNF–NF-κB gene network. This study identifies a novel PTEN pathway in cancer and provides a framework for the discovery of ‘trackable’ targets in cancers that harbour specific tumour-suppressor deficiencies.

 

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