《Science Advances》发布新方法，快速测一测你的端粒长度

　　

鞋带末端的塑料头可以防止鞋带磨损。端粒这种重复的DNA（脱氧核糖核酸）序列，在染色体末端起着类似的作用，保护其伴随的遗传物质不受基因组不稳定性的影响，预防癌症和调节衰老过程。

每当我们体内的细胞分裂时，端粒就会变短，因此就像细胞的分子“时钟”一样，随着年龄的增长，端粒逐渐缩短。准确测量这些端粒的数量和长度，可以提供重要的信息，比如一个细胞正在正常衰老，或异常衰老，如癌症。

为了找到一种诊断端粒异常的创新方法，由新加坡国立大学卫生创新与技术研究所（iHealthtech）助理教授Cheow Lih Feng领导的研究团队开发了一种新方法，可以在不到3小时内测量单个端粒的绝对长度。这种独特的端粒分析方法可以从低含量（<1ng）的DNA中处理多达48个样本。

他们的研究成果发表在2020年8月21日的《Science Advances》杂志上。

“我们的创新可以大大提高诊断速度，同时为与年龄相关的疾病和癌症提供重要的端粒信息。同样来自国立大学生物医学工程系的Cheow副教授解释说：“这种临床上可靠的工具能够提供精确的端粒分析，从而为患者提供精确的治疗和靶向治疗。”

克服传统端粒检测的局限性

传统的端粒测量方法在临床环境下往往是耗时的，需要熟练的操作人员。这些方法也缺乏准确诊断或确定端粒异常所需的单个端粒长度和数量的精确信息。

为了克服端粒分析中的主要技术障碍，副教授Cheow和他的团队开发了一种独特的系统——单端粒绝对长度快速（STAR）分析。

使用这种方法，单个端粒分子先被分散在微流控芯片中的数千个纳升容量的室中。然后用单个端粒分子的实时聚合酶链反应（PCR）以大规模平行的方式在所有室中进行反应。每个小室中的PCR扩增动力学反映了端粒重复数，它与单个端粒分子的长度直接相关。

使用STAR分析，研究人员可以准确地确定癌细胞端粒维持机制，并在测量中获得高水平的详细信息。有通过选择性延长端粒（ALT）途径激活的癌症患者，如某些肉瘤（结缔组织癌）和胶质瘤（脑肿瘤），通常表现为预后不良，这与端粒长度超过平均值和端粒极短比例高有关。此外，癌细胞也被发现拥有额外的端粒分子拷贝。

端粒改变机制，如ALT，在肉瘤等肿瘤中的研究效果最好，而神经元肿瘤如胶质瘤和神经母细胞瘤在儿童中发病率较高。为了测试这项发明研究小组与妇幼医院儿科外科的Amos Loh博士合作，希望通过ALT作为诊断小儿神经母细胞瘤预后的有效指标。

癌细胞利用一种被修饰的机制来异常地修饰和维持端粒的长度，作为一种让它们持续生长的手段。像ALT这样的机制在神经母细胞瘤这样的癌症中尤为突出。神经母细胞瘤是一种源于身体各部位神经的癌症，是儿童最常见的实体恶性肿瘤。它也是儿童死于癌症的不成比例的原因。

“端粒异常最近被发现是神经母细胞瘤的一个新的危险标志物。由于端粒异常的神经母细胞瘤预后较差，这种测量端粒的新方法现在可以更简单、更快速地确定患者的ALT，从而更准确地确定其疾病预后，” Amos Loh博士说。

为患者提供有效的治疗策略

Cheow教授分享道：“快速的工作流程、可扩展性和单分子分辨率的结合使得我们的系统在将端粒长度分布作为疾病和人群研究中的生物标志物方面是独一无二的。它将特别有助于在临床时间尺度内诊断端粒维持机制，为患者确定个性化的治疗或预防策略”。

原文检索：Massively parallel single-molecule telomere length measurement with digital real-time PCR

（生物通：伍松）