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Nature子刊:科学家们发现了测量细胞年龄的新方法
2018-04-04    来源:整理于网络

4月2日发表在《Nature Genetics》杂志上的这项研究结果揭示了一种渐进的、可测量的特定化学标记的缺失,这些化学标记调节基因活动,并在发育的最早阶段就可以被检测到。这些持续一生的变化可以反映细胞年龄,,是与细胞有关,而不是实际年龄,同时还预示着癌细胞的变化。


这项工作是Cedars-Sinai的 Benjamin Berman博士和VARI的Peter W. Laird博士以及Hui Shen博士长期合作的结果。早在2011年, 它是基于Berman 和 Laird就首次明确在2011年的发现,当时他们首次确定这些DNA标记 (称为甲基团)的缺失发生在癌症基因组的特定区域。然而,当时使用的技术无法检测到正常细胞中发生的这一过程。


Laird说:“当细胞开始分裂的时候,我们的细胞时钟就已启动进入了倒计时。新的方法使我们能够追踪过去细胞分裂的历史,并测量与年龄相关的基因编码变化,从而观察它如何导致正常的衰老和功能障碍。”


人体中有接近40万亿个细胞,每一个细胞都可以追溯到一个单一的受精卵细胞,其中包含了个体DNA的原始版本。在人的一生中,这些细胞分裂,根据身体功能、环境污染和伤口愈合等因素,细胞分裂会以不同的速率替换旧的或受损的细胞。


尽管经过了精心设计的生物质量控制检查,但每个细胞分裂都会破坏基因组的完整性,留下越来越多的变化。其中,最主要的是基因组上甲基团数量和位置的发生了巨大的变化,部分的过程从胚胎发育开始,并在整个生命周期中持续。


Berman说:“我们新方法的结果引人惊讶的是最新研究让我们惊讶的是,它们将这一过程的开始推到子宫发育的最早阶段。” “这完全令人惊讶这完全出乎意料,因为目前的假设是,这一过程在癌症发展中相对较晚期。这一发现也表明,它在肿瘤形成过程中起着较早的作用。”


虽然DNA甲基化(称为低甲基化)的缺失是许多癌症的共同特征,但这一现象背后的机制至今仍未为人所知。“高转换率的组织出现的癌症更为严重,如皮肤和上皮细胞,因为有更多的机会来积累和迫使正常细胞改变为恶性肿瘤。”Shen说。“我们所看到的是一种正常的细胞衰老过程,一旦细胞癌变,它就会加速扩张。这种累积效应与失控货运列车类似。”


这项研究涵盖了39个不同的肿瘤,超过340个人类和200个小鼠数据(最深入的研究),如果没有大规模测序项目(包括癌症基因组图谱)的大量公开数据,这是不可能实现的。DNA甲基化损失通常发生在癌症基因组中,主要发生在被称为部分甲基化的区域(PMDs)的层内相关的晚期复制区域内。


“这个研究项目是一个很好的例子,它将我们自己的数据与外部可用数据集相结合以发现新事物。”Zhou说,“如果这个项目是在三年前完成,那么故事的发展就会略有不同。现在,由于获得更广泛的数据,我们才可以取得这项研究成果。”


来源:整理于网络

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