人类发育缺陷综合症和肿瘤转移的关系
有些细胞很特别,例如神经脊细胞,它在发育过程中迁移到身体各个部位(而大多数细胞迁移方向更有选择性),而且它的发育潜能比其祖细胞更大(与基本上所有的细胞类型相反)。斯坦福大学医学院的研究人员发现一种控制DNA可及性的蛋白与这种细胞的特性有关。该研究不仅有助于了解一种叫做CHARGE综合症的人类自发遗传急病的分子机制,而且有助于了解肿瘤细胞如何发生转移。
Joanna Wysocka博士,发育生物学和化学及系统生物学系的助理教授称:大部分细胞分化时失去发育潜能,而神经脊细胞是一类特殊的迁移细胞,可以分化成包括神经元、面部的骨骼及软骨、下巴及牙齿、色素细胞及某些心脏组织在内的100多种细胞。Wysocka是该研究的通讯作者,该研究于二月三号发表在《自然》杂志在线版。
Wysocka的实验室研究染色体修饰如何影响发育,在了解到CHD7突变与CHARGE综合症有关后,他们开始关注这类细胞。该综合症是一类发育缺陷疾病的简称,儿童中的发病率约万分之一。患儿面部畸形,眼睛、耳朵和心脏缺陷及其它畸形。医生和科研人员推测该病由发育早期的神经脊细胞异常引起。
细胞中大部分DNA和组蛋白结合,折叠成染色体。CHD7属于一类叫做ATP依赖的染色体重构蛋白,该种蛋白调控DNA包装蛋白的运动以影响特定基因的可及性,而基因的可及性可以控制细胞命运。
Wysocka同时也是斯坦福大学肿瘤中心的研究员,对神经脊细胞中的染色体调控很感兴趣,而之前对该领域知之甚少。CHD7引发CHARGE综合症提示该蛋白是神经脊正常迁移和特化的关键调控因子。
神经脊在发育早期形成(在人类中是原肠期的3到5周),该时期胚胎一部分细胞折叠成一个将来发育成大脑和脊髓的管状结构。神经脊细胞在神经管接缝处形成,并快速迁移到身体各个部位,形成面部的骨骼和软骨、外周神经系统的神经元和胶质细胞、心脏组织、肠的一部分及身体其它部分。
Ruchi Bajpai博士是Wysocka实验室的博士后和该研究的第一作者。他首先将人胚胎干细胞诱导分化成神经脊细胞,这些细胞可以分化成神经元和其它细胞类型。当研究人员抑制CHD7表达时,分化得到的神经脊细胞减少,迁移减弱。
考虑到伦理的因素,研究人员不能在人胚胎上研究调控CHD7水平对发育的影响。由于CHARGE综合症发生在发育早期。Wysocka和同事利用爪蟾胚胎研究CHD7的活性如何影响神经脊细胞。和小鼠不同,爪蟾胚胎在体外发育,容易监测。研究人员发现抑制CHD7表达或其活性会影响神经脊细胞的迁移能力,产生的蝌蚪表现出表现出许多人CHARGE综合症的临床特征。
进一步研究表明CHD7和PBAF一起结合到参与神经脊细胞特化和迁移的基因的调控序列。这些远端DNA元件控制远距离基因的表达。
该研究除了发现CHD7在CHARGE综合症中的作用,还表明CHD7和PBAF可能参与其它类型细胞的重编程和迁移,例如肿瘤细胞。Twist和Slug是CHD7和PBAF的下游基因,与许多癌症的转移有关。
Wysocka称增加肿瘤中CHD7的水平可能增加其转移能力。有意思的是,最近发现CHD7复制与小细胞肺癌(一种转移能力很强的恶性肿瘤)有关。
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