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他为何患癌?基因来“追凶” | 文稿

常看安小易视频的朋友,想必对基因突变不会陌生。癌症的发生是基因突变累积的最终结果,X射线、紫外线和一些化学物质等,都能引起基因突变。科学家是如何探知基因突变的?不同致癌因素造成的突变有差异吗?让我们从“突变指纹”中一窥究竟吧。

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基因、DNA、核苷酸、测序

基因是携带遗传信息的基本物质单位,人类遗传信息的分子载体是脱氧核糖核酸,也就是DNA。DNA的小分子单位是“脱氧核糖核苷酸”,它们可分为四种,用字母表示分别是:A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)。在DNA双螺旋的两条链上,核苷酸依次排列,两两配对,A对应T、G对应C,他们的排列顺序构成了我们生命密码之书,解读此书的方式,就是“基因测序”。

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突变指纹——基因“追凶”

基因突变是指DNA在结构上发生核苷酸组成或排列顺序的改变。科学家通过基因测序发现,不同致癌因素造成的基因突变是不同的,这种具有特征性的突变被称为“突变指纹”,它们就像是罪犯露出的马脚,能让科学家找到癌症的“罪魁祸首”。例如,吸烟常常会让核苷酸C变成A:

紫外线的突变特征之一,是把C变成T,尤其是把相邻的两个C,都变成T:

因长期服用含马兜铃酸的中草药而患癌的人体内,DNA链上的A常会变成T,而一些T又会变成A:

突变也不局限于单个核苷酸的改变,比如天生携带BRCA1/2突变基因的癌症患者,细胞中容易出现多个DNA片段的缺失:

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“突变指纹”有何作用?

将来,随着基因测序研究的深入,“突变指纹”可能进入应用领域,将为癌症患者找到病因,那么患者的家属就能更好地预防癌症,毕竟一家人的生活习惯不免相同,了解病因后就能防患于未然。而遗传因素引起的癌症,也能为家属敲响警钟,提示他们做好筛查。

对于一些化疗治愈后、再次罹患癌症的人,通过“突变指纹”能弄清这是否与化疗有关。部分化疗药物通过直接破坏DNA的结构和功能,来抑制癌细胞增殖或导致癌细胞死亡,所谓“杀敌一千,自损八百”,正常细胞也会在这一过程中受伤,出现基因突变,一些突变的累积就可能导致癌症。

而化疗药物所留下的“指纹”,就成了“破案”的关键。比如铂类化疗药物的“指纹”,是DNA链上连着的AG会变成TT:

而烷化剂类化疗药的“指纹”,则是T变成C:

未来的医生或许就能以此来做判定,为患者选择更为合适的治疗方案了。

资料 / 素材

输入

【参考资料】

[1]https://medlineplus.gov/genetics/understanding/mutationsanddisorders/possiblemutations/

[2] Kucab J E, Zou X, Morganella S, et al. A compendium of mutational signatures of environmental agents[J]. Cell, 2019, 177(4): 821-836. e16.

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