面对癌细胞,科学家仍尝试了解更多讯息。中央研究院分子生物研究所陈律佑助研究员研究团队近期发现,在癌细胞生成过程中,人体内的「染色体外端粒DNA」(extrachromosomal telomere repeat DNA, 简称ECTR)能诱发细胞后天免疫反应,进而抑制ALT 癌细胞生长;研究成果将有助发展针对特定癌细胞的免疫治疗,并掌握更多染色体端粒资讯。此研究成果论文已于11 月发表于《自然-结构与分子生物学》(Nature Structural and Molecular Biology)期刊。
癌细胞可分为两大类,有端粒酶的癌细胞,及无端粒酶的「替代性延长端粒(Alternative Lengthening of Telomeres, 简称ALT)癌细胞」,后者约占所有肿瘤的10-15% ,常见于儿童脑瘤、软组织瘤及骨癌等。陈律佑指出,ALT 癌细胞的共同特征为富含ECTR,ECTR 因此成为临床上用以辨识ALT 癌症的独特标记。
然而,目前ECTR 在ALT 癌细胞发展过程中所扮演的角色仍不清楚,我们知道DNA 只会存在于细胞核与特定胞器里,当细胞质出现游离的DNA,如病毒感染时,就会诱发后天免疫反应; 陈律佑研究团队长期关注染色体端粒,因此好奇,ECTR 虽非病毒DNA,但身为游离在核外的细胞自身DNA,是否因此也会诱发后天免疫反应,如果会,那为何富含ECTR 的ALT 细胞仍然会发展成ALT 肿瘤?
染色体示意图,图/wikipedia commons。
研究团队首先建立一套系统,诱使细胞累积ECTR。在正常人类细胞中,ECTR 的累积,或有游离在外的DNA 出现,都会活化细胞内负责侦测游离DNA 的机制,即「cGAS-STING 蛋白的感知路径」,进而释放出有抑制病毒功能的干扰素,最终造成抑制细胞生长的目的。然而,在ALT 癌细胞株中,无论是ECTR,或是其他游离在外的DNA,都没有启动干扰素反应,癌细胞因此不断增生。
团队进一步分析多种ALT 癌细胞株后发现,大部分的ALT 癌细胞株中,STING 蛋白皆受到了抑制,使得cGAS-STING 路径中断,无法正常启动干扰素反应。陈律佑表示,「从肿瘤发展的角度来看,ALT 癌细胞透过中断cGAS-STING 的感知路径,回避了免疫机制,这也就是ALT 细胞得以发展成癌症的关键。」
肺癌的显微照片,图/by Nephron @wikipedia commons。
ALT 癌细胞的特征除了富含ECTR 之外,同时也会有「组蛋白H3.3」功能缺失。研究团队也意外发现,除了STING 蛋白,组蛋白H3.3 也参与了ECTR 启动免疫系统感知DNA 的过程。研究团队表示,未来将进一步研究组蛋白H3.3 在DNA 侦测过程的角色。
此研究结果显示,抑制DNA 感知路径是ALT 癌细胞生成的关键机制。如果能同时修复STING 蛋白及组蛋白H3.3,就有机会重启体内的免疫系统,释放干扰素抑制ALT 癌细胞。陈律佑推论,因为ALT 癌细胞DNA 感知路径缺陷,美国食品药品管理局(FDA)近期核可的溶瘤病毒(Oncolytic viruses)免疫疗法,或许将可应用于ALT 癌症的治疗,趁着免疫系统失能,以毒攻毒。
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