我們?nèi)旧w末端的特殊結(jié)構(gòu)——端粒決定了細(xì)胞可以在多長的時間里繼續(xù)復(fù)制自身。長期以來人們一直在研究它與衰老過程和癌癥的關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)在來自Salk研究所的一個研究發(fā)現(xiàn)表明，在細(xì)胞阻止腫瘤的自毀程序中端粒有可能比以往認(rèn)為的要更加重要，有可能可以利用這一功能來改善癌癥治療。這項研究發(fā)布在《自然》（Nature）雜志上。
當(dāng)細(xì)胞在有絲分裂過程中進(jìn)行復(fù)制時，它們的端粒每次都會縮短一點(diǎn)點(diǎn)。zui終，在多次的細(xì)胞分裂后，端粒會變?yōu)闃O短，由此向細(xì)胞發(fā)出停止分裂的信號。這一正常的過程充當(dāng)了抵御癌癥的屏障。這一信號通路存在缺陷的細(xì)胞，會繼續(xù)越過這一階段進(jìn)行自毀。
這一細(xì)胞毀滅過程通?？梢宰柚惯z傳不穩(wěn)定或受損的細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制。但許多的癌細(xì)胞可通過保護(hù)端粒來阻止這一自毀信號繞過這一危機(jī)，使得細(xì)胞可以繼續(xù)增殖（延伸閱讀：Science聚焦：癌癥與端粒酶 ）。
論文的資深作者、Salk分子和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室教授Jan Karlseder說：“我們著手去了解危機(jī)中的細(xì)胞死亡機(jī)制，發(fā)現(xiàn)端粒作為腫瘤形成的障礙，發(fā)揮了比以往認(rèn)為的更加主動的一種作用。一切是這樣開始的，我們看到了一些逼近危機(jī)的細(xì)胞有絲分裂時間更長。"
通常有絲分裂大約需要30-45分鐘，而即將陷入危機(jī)的細(xì)胞有絲分裂時間則要持續(xù)2-20個小時以上的時間。觀察到這一現(xiàn)象讓研究人員想起了2012年的一個研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時他們認(rèn)為地延長了有絲分裂過程。通常，端粒有一個蛋白保護(hù)它們避免被細(xì)胞識別為受損DNA，由此可以阻止它們執(zhí)行細(xì)胞死亡。然而在人為延長有絲分裂的過程中，端粒丟失了這一蛋白，激發(fā)了一種DNA損失信號，推動細(xì)胞進(jìn)行自毀。
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讓科學(xué)家們驚訝地是，他們發(fā)現(xiàn)在自然危機(jī)狀態(tài)下發(fā)生了幾乎*一樣的事情。在新研究工作中，研究人員對細(xì)胞皿中的細(xì)胞進(jìn)行了實(shí)時成像，追蹤了通過一個或多個有絲分裂周期的細(xì)胞的命運(yùn)。他們發(fā)現(xiàn)一種叫做端粒融合的細(xì)胞壓力可引起有絲分裂時間延長，并zui終導(dǎo)致危機(jī)。這種狀態(tài)下的細(xì)胞會喪失它們的端粒保護(hù)蛋白，激活自毀程序。
Karlseder說：“一個長期存在的假說被證實(shí)是錯誤的：細(xì)胞只是一開始融合和斷裂染色體，就造成了不穩(wěn)定和細(xì)胞死亡。我們證實(shí)，它是一個更有針對性的通路，只需一個細(xì)胞周期就可以引起危機(jī)——它與緩慢和穩(wěn)定地累積基因組不穩(wěn)定性無關(guān)。"
澳大利亞兒童醫(yī)學(xué)研究所基因組完整性研究小組Anthony Cesare說，這一研究發(fā)現(xiàn)令人感到非常興奮，并意外地看到了細(xì)胞周期早期的事件：端粒融合是如何傳遞至細(xì)胞周期的后期有絲分裂階段的。“這為了解端?？刂萍?xì)胞生長的機(jī)制以及端粒生物學(xué)對化療的意義打開了新的途經(jīng)。"
幾種化療藥物，例如治療乳腺癌的紫杉醇都是通過破壞有絲分裂，使得癌細(xì)胞無法繼續(xù)分裂來阻止癌癥。研究人員猜測它們可以通過首先去掉端粒的保護(hù)來使得細(xì)胞對藥物更加敏感從而增強(qiáng)這些有絲分裂抑制劑的療效。也有可能可以看到，如果來自一種特定腫瘤的細(xì)胞具有更短或去保護(hù)的端粒，可以預(yù)計這種腫瘤對有絲分裂抑制劑更加的敏感。
論文的*作者、京都大學(xué)研究人員Makoto Hayashi說：“我們發(fā)現(xiàn)的這一信號通路挑戰(zhàn)了長期以來有關(guān)腫瘤形成早期過程中細(xì)胞行為的假說。全面了解這一信號通路將有望為我們提供一種新方法來進(jìn)行早期腫瘤診斷，并為極早期的癌癥提供治療機(jī)會。"
這一實(shí)驗(yàn)室目前正與加州大學(xué)圣地亞哥分校的Deborah Kado博士合作，在新確診乳腺癌的患者中測試這些理論。