辐射如何损坏DNA并致癌？

最近，来自英国Wellcome Trust Sanger研究所的研究人员及其合作者，首次在人类肿瘤中确定了两个由电离辐射引起的DNA损伤的特征模式。现在，利用这些指纹图谱的模式，医生就能够确定哪些肿瘤是由辐射引起的，并调查他们是否应该接受不同的治疗。相关研究结果发表在9月12日的《Nature Communications》，该结果也将有助于解释“辐射如何会导致癌症”。

电离辐射，如γ射线、X射线和放射性粒子，可以通过破坏DNA而导致癌症。然而，这种情况是如何发生的，或有多少肿瘤是由辐射损伤引起的，还没有人知道。

以前对癌症的研究表明，DNA损伤往往会在癌细胞的基因组上留下一个分子指纹，被称为突变标签。研究人员在12例继发性辐射相关肿瘤患者中寻找突变特征，并将其与未暴露于辐射的319例患者进行了比较。

这项研究的负责人、来自Wellcome Trust Sanger研究所的Peter Campbell博士说：“为了查明辐射如何会导致癌症，我们研究了辐射造成的癌症与自然发生的肿瘤的基因组。通过比较DNA序列，我们发现了两个辐射损伤的突变标记，它们与癌症类型无关。然后，我们检查了有或没有暴露于辐射的前列腺癌的调查结果，并再次发现了这两个相同的标签。这些突变标签帮助我们解释了‘高能量的辐射是如何损伤DNA的’。”

一个突变标签是一段缺失，其中小数目的DNA碱基被切掉。另一个突变标签被称为平衡反转（balanced inversion），其中两个区域的DNA被切割，中段旋转，并在相反的方向再次连接。平衡反转不会自然发生在体内，但是高能辐射可以同时提供足够的DNA断裂，使这一切成为可能。

Sanger研究所和剑桥大学儿科系的Sam Behjati博士说：“电离辐射可能导致所有类型的突变损伤，但在这里，我们可以看到两种特定类型的损伤，并了解在DNA上发生了什么。辐射的簇射可破坏基因组，同时造成大量的伤害。这似乎击败了细胞中的DNA修复机制，从而导致我们所看到的DNA损伤。”

来自伦敦大学学院和皇家国立整形外科医院的Adrienne Flanagan教授说：“这是科学家们首次定义‘通过电离辐射对DNA造成的损伤’。这些突变标签可能是个别病例和一些癌症的诊断工具，并可以帮助我们发现哪些癌症是由辐射引起的。一旦我们对此有了更好的理解，我们就可以研究他们是否应该采取跟其他癌症相同或不同的疗法。”

从切尔诺贝利核泄漏，到日本福岛的核泄漏，大规模核泄漏给我们留下了深刻的印象，由此带来的致命性辐射也是一个全球性的公共卫生问题，如何预防和治疗其相关的疾病也是全球科学家们面临的一个重要问题。

2014年5月来自斯坦福大学医学院的研究人员发现，通过一个调控肠道细胞应激应答的分子途径，可以延长受到腹部辐射致命性剂量小鼠的寿命。

2014年12月，来自科罗拉多大学癌症中心的研究人员在发表于Stem Cells杂志上的一项研究中揭示，其中一条途径就是通过“重编程”使得被辐射损伤的干细胞分化为不再能够长久生存的其他细胞。辐射会使得干细胞丧失它的“干性”。这项研究还证实，当全身遭受辐射时清除辐射损伤干细胞的同一“编程”防卫机制导致了血癌生长。（原文：Mutational signatures of ionizing radiation in second malignancies）
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