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p53是人類重要的腫瘤抑制基因，正常p53的生物功能好似“基因組衛(wèi)士(Guardian of the Genome)”,在G1期檢查DNA損傷點(diǎn)，監(jiān)視基因組的完整性。當(dāng)基因組遭受損傷時(shí)，p53蛋白可阻止DNA復(fù)制，以提供足夠的時(shí)間使損傷DNA修復(fù)；如果修復(fù)失敗，p53蛋白則會(huì)引發(fā)細(xì)胞凋亡。當(dāng)p53基因的兩個(gè)拷貝都發(fā)生突變時(shí)，細(xì)胞的增殖會(huì)失去控制，從而導(dǎo)致細(xì)胞癌變。 近日來(lái)自薩克生物研究學(xué)院和普林斯頓大學(xué)高級(jí)研究所的研究人員在共同合作的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)p53還可抑制癌細(xì)胞向更富于侵襲性的干細(xì)胞樣狀態(tài)轉(zhuǎn)化。研究人員根據(jù)p53的這個(gè)新功能將其稱之為“防止基因組重編程的衛(wèi)士（Guardian against Genome Reprogramming）”。研究論文發(fā)表在本周的 PNAS 雜志上。 “眾所周知，低分化、細(xì)胞及遺傳異質(zhì)性是許多侵襲性和致死性癌癥的重要特征，”薩克生物研究所基因表達(dá)實(shí)驗(yàn)室的Wahl教授說(shuō)道：“最近有科學(xué)家提出這些特征是由于存在干細(xì)胞樣癌細(xì)胞所致。我們的發(fā)現(xiàn)表明p53突變可使腫瘤細(xì)胞重新獲得干細(xì)胞樣‘編程’。” “癌細(xì)胞需要獲得干細(xì)胞的某些特征例如永生性才能生存和適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。永生能力使得細(xì)胞能夠不斷自我更新，并能生成可分化為其他細(xì)胞類型的祖細(xì)胞，”Wahl說(shuō)：“所有的腫瘤都是由癌細(xì)胞組成的不同的細(xì)胞聚集物，然而目前我們尚無(wú)法了解腫瘤異質(zhì)性形成的機(jī)制。” 過(guò)去科學(xué)家們將腫瘤的細(xì)胞多樣性主要?dú)w因于其具有遺傳不穩(wěn)定性。隨著腫瘤細(xì)胞群擴(kuò)增，個(gè)別細(xì)胞發(fā)生隨機(jī)突變，細(xì)胞的分子特性開(kāi)始出現(xiàn)差異，最終由成百萬(wàn)的各不相同的癌細(xì)胞共同構(gòu)成了腫瘤。 此外一些科學(xué)家們還認(rèn)為腫瘤的異質(zhì)性是由于完全定型和特化的細(xì)胞在腫瘤發(fā)生和發(fā)展的過(guò)程中發(fā)生了去分化所造成的。然而最終這一理論被丟棄，取而代之的當(dāng)前流行的癌干細(xì)胞理論。癌干細(xì)胞理論認(rèn)為腫瘤中存在一類重要的細(xì)胞即癌干細(xì)胞。這些癌干細(xì)胞有可能起源于正常干細(xì)胞或早期祖細(xì)胞，與其他腫瘤細(xì)胞不同它們具有自我更新的能力并可像正常干細(xì)胞一樣生成非干細(xì)胞。 “我們的研究結(jié)果表明與干細(xì)胞相似的癌細(xì)胞并不是早期腫瘤的組成部分，而是在腫瘤發(fā)生的后期隨著p53功能的喪失才出現(xiàn)的，“論文的共同作者、博士后研究人員Benjamin T. Spike說(shuō)：“腫瘤異質(zhì)性有可能是由于不斷增長(zhǎng)的基因組不穩(wěn)定性和與干細(xì)胞樣表型相關(guān)的表觀遺傳不穩(wěn)定性共同作用所致。” 在新研究中研究人員證實(shí)p53不止發(fā)揮了“基因組衛(wèi)士”的功能，這個(gè)腫瘤抑制因子同時(shí)還是阻斷體細(xì)胞重編程的一個(gè)重要障礙。
為了確定p53失活對(duì)于干細(xì)胞樣癌細(xì)胞出現(xiàn)的影響，Spike和Mizuno對(duì)乳腺癌和肺癌中的幾百個(gè)基因表達(dá)圖譜進(jìn)行了嚴(yán)密地篩查，尋找干細(xì)胞樣的標(biāo)記，檢測(cè)它們與p53狀態(tài)的聯(lián)系。“我們發(fā)現(xiàn)p53突變或失活的腫瘤與干細(xì)胞在基因表達(dá)模式上有著密切的聯(lián)系，”Spike說(shuō)：“p53喪失使得細(xì)胞克服了死亡和增殖障礙從而產(chǎn)生了致瘤性。” Wahl希望在接下來(lái)的研究中能夠更深入地了解腫瘤細(xì)胞向干細(xì)胞樣狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程。“腫瘤越接近干細(xì)胞狀態(tài)就越具有侵襲性，但是它們?nèi)匀痪哂蟹只癁檩^低侵襲性的細(xì)胞類型的能力，”Wahlshuo ：“如果我們能夠利用這一潛力，我們或許就能迫使這些細(xì)胞重新分化，從而降低它們的危險(xiǎn)性。 ” 推薦原文出處： Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1017001108 Inactivation of p53 in breast cancers correlates with stem cell transcriptional signatures Hideaki Mizunoa,b,1, Benjamin T. Spikec,1, Geoffrey M. Wahlc, and Arnold J. Levinea,d,2 Abstract Breast cancer comprises a heterogeneous set of diseases distinguishable from one another by pathologic presentation and molecular signatures. However, each breast cancer subtype is also heterogeneous. Some of the heterogeneity may be attributable to genetic instability, but recent data emphasize that developmental plasticity may also contribute. The p53 tumor suppressor could constitute a nodal control point underlying both sources of heterogeneity because it is frequently inactivated during malignant progression and has recently been shown to function as a potent barrier preventing fully differentiated cells from reverting to pluripotent stem cells after expression of appropriate oncogenes. Using archival microarray datasets, we tested the hypothesis that a p53 mutation could allow cells within a tumor to acquire a stem cell-like state by looking for coordinate expression of stem cell identity genes. We show that breast and lung cancers with p53 mutations do exhibit stem cell-like transcriptional patterns. Such tumors were also depleted for differentiation genes regulated by the polycomb repressor complex 2. These data are consistent with a model in which loss of p53 function enables acquisition of stem cell properties, which are positively selected during tumor progression. |
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