《Nature》如何更好地发现染色体错误

自然流产最常见的原因是染色体缺陷，但很难发现。哥本哈根大学的研究人员开发了一种新方法，可以让我们更明智地了解染色体。

　　

自然流产最常见的原因是染色体缺陷，但它们很难被发现。哥本哈根大学的研究人员开发了一种新方法，可以让我们更明智地了解染色体缺陷和与疾病相关的染色体变化，以及如何帮助诊断。

在丹麦，越来越多的人正面临生育问题。自然流产最常见的原因是染色体缺陷。在前12周发生的流产中，有一半以上是因为胎儿有染色体缺陷。

医生通常不知道是哪一种染色体缺陷。因此，也很难知道父母能做些什么才能顺利完成妊娠。然而，哥本哈根大学的新研究可能有助于澄清这一点。

一种新开发的方法可以以前所未有的细节来表征染色体，并可能有助于发现新的染色体错误，这是目前的方法不能诊断的。

“我们的梦想是，例如，我们可以从有生育问题的人身上提取染色体样本，然后用我们的方法分析染色体，确定是否有问题。它也可能被用于研究其他染色体缺陷和疾病，例如癌症，”领导这项研究的细胞和分子医学系的伊恩·希克森教授说。

如今，在丹麦的医院检查染色体是否有缺陷已经成为一种常规做法。但伊恩·希克森解释说，这种新方法将使更彻底地检查染色体成为可能。

“今天，被检测的染色体暴露在修复它们的化学物质中。这就像兽医想要检查一只宠物狗，但必须先给它点吃的，”他说。

一个单细胞的染色体含有两米长的DNA

“我们使用光镊和超分辨率显微镜来检查染色体，就好像它们是在细胞内一样，它们是灵活的和可移动的。通过这种方法，我们可以移动、按压和拉动染色体，看看是否有任何异常，”伊恩·希克森说。

通过超分辨率显微镜，他们可以详细地看到当他们操纵染色体时发生了什么。

“我们可以检测到更多隐藏的染色体缺陷。例如，当我们拉染色体的一端时，它可能会分裂。那么我们就知道我们处理的是染色体缺陷。但你不可能知道，直到你拉伸了染色体，”他说。

“通过这种方法，我们可以精确计算染色体的机械特性，这可以提供染色体底层结构的详细视图。如果一个患病的染色体有一个较弱的结构或弱点，我们将能够用我们的方法来测量它，”该研究的主要作者之一、博士后克里斯蒂安·弗里伯格·尼尔森补充说。

为了了解患病染色体的样子，研究人员首先必须调查几百条正常染色体。

“染色体是一种非凡的结构。它由两个DNA分子组成。一个单细胞的染色体中的DNA有2米长，但它被包裹在一个直径小于人类头发厚度的微小细胞中。这两米长的DNA必须被打包和折叠，直到染色体变成x形，只有这样我们才能用显微镜看到单个染色体，”伊恩·希克森说。

世界上1%的人口有染色体缺陷

伊恩·希克森强调，染色体之间有一个很好的平衡，只要一个小小的染色体错误，就会产生广泛的后果。

“最著名的遗传染色体异常是唐氏综合症，这是由于孩子出生时拥有3个而不是2个染色体副本造成的。然而，一个不太为人所知的缺陷，即胚胎有三个16号染色体副本，是自然流产最常见的原因。它显示了这个系统是多么温和地平衡，”伊恩·希克森说。

世界上大约有1%的人口有染色体缺陷。有些人可以过正常的生活，比如患有双Y综合症的男性，他们有两份男性性染色体。对于其他有染色体缺陷的人来说，它的致残作用要大得多，并可能导致过早死亡。

因此，研究人员希望这种新方法可以用于诊断染色体缺陷，从而在如何筛查胎儿染色体缺陷方面变得更明智。从长远来看，甚至有可能帮助有染色体缺陷的人，例如通过筛查他们的染色体，以提出克服该缺陷的某些特征的治疗方法。

其他形式的染色体异常见于癌症。

简而言之，癌症是我们DNA和染色体的疾病。当分析受影响组织的染色体时，通常很明显，一个人患有癌症，你可以看到这一事实，染色体数目非常高。例如，83或71，而不是正常的46。但在许多情况下，这并不明显，伊恩·希克森说。

在这些情况下，他希望新方法可以帮助确定染色体是否真的隐藏了致癌的变化。

Ian Hickson估计，在研究人员能够进行临床试验之前，这种方法可能需要在实验室中进行5到10年的测试。

本文“人类有丝分裂染色体的非线性力学”发表在《Nature》杂志上。

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哥本哈根大学提供