数字PCR技术发现，癌细胞正在偷工减料

　　

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）

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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.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1006771