干细胞中的双面怪：端粒和端粒酶

当人体细胞分裂时，每个子细胞都收到母体细胞基因组的一个相同副本。这一过程偶尔发生错误，就会产生导致癌症的基因突变。为了避免对生物体有害的结果，携带突变（偏离正常染色体数目）的细胞，可被细胞的保护机制消除。现在，来自德国Institute for Age Research ? Fritz Lipmann Institute（Leibniz干细胞衰老研究所）的研究人员，发现了端粒（染色体的末端结构）的一个关键作用，其可以感知携带错误染色体数目的细胞，称为非整倍体（aneuploidy）。端粒通过产生应力信号抑制非整倍体细胞的增殖，对非整倍体作出反应。然而，端粒酶――可以合成端粒的酶，也可能通过减轻端粒诱导的应力信号（响应非整倍体），而促进非整倍体细胞的存活。因此，端粒酶能够促进致癌作用，而不是阻碍它的发生。

端粒是线性染色体的末端结构，由DNA重复序列（在人类中是TTAGGG）和专门的端粒结合蛋白组成。它们在线性染色体的末端形成保护帽，以防止染色体不稳定。对于端粒DNA的完整复制和端粒的功能来说，端粒特异性DNA聚合酶、端粒酶的活性，是必需的。

过去二十年的研究表明，端粒和端粒酶在抑制和促进肿瘤发生的作用中具有双重功能，：在成人中，端粒酶的活性主要是局限于干细胞，在绝大多数的人类细胞中是缺失的。当缺乏端粒酶时，端粒缩短会限制细胞的寿命并防止肿瘤的发生。然而，端粒过短的细胞可能会失去帽子结构，从而导致细胞突变和遗传不稳定性：这是许多类型癌症的起源。在这种情况下，端粒酶的活性是，防止这些不正常端粒引发肿瘤形成。

现在，来自Leibniz Institute for Age Research ? Fritz Lipmann Institute (FLI)的研究人员发现，端粒和端粒酶在肿瘤发生过程中起着令人吃惊的作用，他们的研究结果发表在最近的EMBO杂志《EMBO Journal》。这些新的研究结果表明，长的、功能性的端粒可以感知染色体的不平衡，并抑制具有非整倍体的细胞的生长和增殖。因此，端粒酶活性可能有不利的影响，本文共同通讯作者Cagatay Günes解释说：“我们发现，这种酶使得具有非整倍体的细胞能绕开端粒的保护功能。从而促进有缺陷细胞的生存，在最后，这些细胞可能演变成肿瘤细胞。因此，端粒酶可促进致癌作用，而不是阻止它发生。这就像Jekyll医生突然变成了Hyde先生。”（Jekyll and Hyde是是英国作家Stevenson的作品，是一部脍炙人口的经典小说。书中的主角是善良的医生Jekyll，他将自己当作实验对象，结果却导致人格分裂，变成夜晚会转为邪恶Hyde的双重人格，最后Jekyll以自己的自尽，来停止hyde的作恶。）

治疗癌症的新方法
本文共同通讯作者、FLI科学主任Karl-Lenhard Rudolph博士解释说：“我们的研究结果表明，端粒和端粒酶或许可作为肿瘤治疗的抗癌疗法新型靶标――但是以一种全新的方式。”到目前为止有研究认为，通过抑制端粒酶活性，可以引发端粒缩短而消除肿瘤细胞。然而，这种治疗将需要很长的疗程，因为端粒随着细胞每次分裂而不断缩短。本研究的新结果表明，抑制端粒酶的活性，可立即停止肿瘤细胞的增殖。

这项研究还提出了基础研究的几个新问题：端粒如何感知染色体数目的失衡？端粒酶如何设法绕过端粒的保护功能？这还需要进一步的研究。

（转化医学网360zhyx.com）