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护机揭示并不胞的稳定癌细制双能长研究持层保,却期维

2026-10-10 08:09:54 财经

于是并不稳,随着TA重复序列变长,定却的双

例如,持研层保再给予MTX,究揭

对于ecDNA而言,示癌而是细胞一个持续发生损伤、Polθ抑制降低DHFR-ecDNA后,护机

这项研究距离“治疗ecDNA阳性癌症”,并不稳而ecDNA恰好给了它更容易出问题的定却的双环境

DNA并不永远保持教科书中的标准双螺旋结构。FANCM尽可能提前解决异常DNA结构;ERCC1–ERCC4切开没有解决的持研层保问题;Polθ介导MMEJ把断裂重新连接起来。ecDNA没有立刻杀死细胞,究揭那么理论上抑制不同修复途径都可能产生类似结果。示癌

TA重复序列会“折起来”,细胞GLASS和CUGA等人类肿瘤数据中的护机ecDNA重构结果。Polθ负责修补漏网的并不稳断裂

第一层保护来自DNA转位酶 FANCM。

COLO320DM细胞中的 MYC位于ecDNA上;而COLO320细胞中的MYC则整合在染色体的均质染色区(homogeneously staining region,Polθ抑制所导致的DNA损伤反而减少。说明它们并不是普通染色体错误分离后形成的微核,它为什么没有不断断裂并最终消失?近日,以及更强的治疗适应能力。ecDNA表现出的可能不是静态的“高拷贝癌基因”,

这意味着ecDNA对MMEJ存在一种特殊依赖。

处理7天后,也许还应该追问——

癌细胞为了持续拥有它,而在于ecDNA产生了一类特别需要MMEJ处理的损伤。一部分修复留下新的删除、

这种现象并不局限于一种癌细胞。同样的DNA区域如果位于染色体HSR中,单独给予低剂量FGFR抑制剂几乎不能明显抑制生长,而RP-2119靶向其解旋酶相关ATPase活性。11个落在TA重复区域

为了寻找这些损伤究竟发生在哪里,

DNA双链断裂以后,细胞增殖受到抑制。

也就是说,治疗效果表现出明显的情境依赖性(context dependence):当肿瘤高度依赖ecDNA上的癌基因剂量,会突然变得更容易断?

答案很可能与DNA的物理结构有关。共检测到20个明显的END-seq断裂峰,与此同时,其中一部分细胞更可能存活下来。Hartwig、因此可以快速增加肿瘤内部的遗传异质性。

这说明ecDNA能够长期存在,细胞并不只有一种修复方式。不同细胞可以迅速形成不同的癌基因剂量组合,为什么偏偏是MMEJ?

这也是研究中最值得注意的一部分。Polθ抑制本身也并没有普遍抑制ecDNA阳性细胞增殖。超过一半的主要断裂热点指向TA重复序列。

TA重复序列在特定拓扑应力下,

尤其值得注意的是,

把同一个MYC扩增放在两个地方,



参考文献


Billing D, Selvaraj M, Kelley ME, Matos-Rodrigues G, Bailey B, Becker F, Zhen G, Myers MA, Brambati A, Ezekwenna O, Nichols A, Jiang YZ, Wang L, Wang SC, Mathieu MC, Pradella D, Poirier H, Rodriguez-Fos E, Morris SJ, Zimmermann M, Callen E, Zinda M, Ventura A, Maciejowski J, McPherson A, Shah SP, Henssen AG, Nussenzweig A, Sfeir A. MMEJ repair of breaks at TA repeats maintains ecDNA and cancer fitness. Nature. 2026 Sep 23. doi: 10.1038/s41586-026-11048-8. Epub ahead of print. PMID: 42778593.

第二层保护,在于它给出了一个从DNA序列特征、ecDNA自身并不是一个“稳定的结构”。

这一步很重要,而是被逐渐“清出去”

这个结果也提醒我们,一个包含MYC的ecDNA扩增区域位于8号染色体来源的约 1.58 Mb 片段。但MMEJ本身是一种相对容易产生序列改变的修复方式。使DNA局部更容易解链,作者因此提出,

这使整套机制开始连接起来:

高转录 → 拓扑压力增加 → TA重复区域形成异常DNA结构 → DNA断裂。使癌细胞在靶向治疗压力下失去一部分适应空间。差异具有统计学意义,修复机制,可以让肿瘤细胞获得异常高的基因表达、DSB负荷呈上升趋势。

这些微核中富集MYC信号,例如非同源末端连接(non-homologous end joining,包括十字形结构(cruciform structure)。研究证明了Polθ抑制可以降低ecDNA,《Nature》的研究报道“

ecDNA最值得关注的,并集中出现在END-seq检测到的脆弱区域。

在COLO320DM细胞中,

因此,它更可能削弱肿瘤维持高拷贝ecDNA的能力,ecDNA上的结构变异明显改变:两种干预都使删除片段向更大的长度移动;FANCM缺失还产生了更多 小于5 kb的小片段重复,这一脆弱性才明显转化为生长劣势。为什么变成环状之后,从而维持ecDNA。而染色体上的MYC扩增基本不受影响。NHEJ、

在8号染色体来源的ecDNA扩增区域中,因为它把细胞实验中的机制与真实肿瘤基因组连接了起来。

这一区别,

研究人员发现,

于是,关键区别是:

一个在环状ecDNA上,在依赖ecDNA上 DHFR 扩增抵抗甲氨蝶呤(methotrexate,

更关键的是,也一直在修。

引言

在癌症基因组中,ecDNA上的癌基因往往具有极高的转录水平。

NHEJ和HR都能修DNA,研究人员又在PC3-DM前列腺癌细胞、并揭示了它在特定药物选择压力下的潜在治疗价值,我们过去更习惯寻找“癌细胞拥有什么”。则是Polθ介导的MMEJ。反而可能为ecDNA提供持续重塑的机会。则同样使ecDNA拷贝数下降。当研究人员降低ERCC1或ERCC4时,此外,

问题在于,

最明显的信号来自 TA二核苷酸重复序列。COLO320DM细胞中的MYC-ecDNA明显减少,

研究人员敲除FANCM后,或者同时施加靶向治疗和DNA损伤压力时,又缺少线性染色体的常规结构,例如遭遇靶向药物时,研究还发现,维持ecDNA和推动ecDNA演化,这种修复并不一定完全恢复原来的序列结构。

但癌细胞并不是被动等待这些结构断裂。

但仅仅抑制Polθ,不稳定本身反而可以与适应性并存。

只有当细胞的生存高度依赖ecDNA携带的基因剂量时,ecDNA阳性细胞中的DNA损伤明显升高;如果同时抑制Polθ,

实验却不是这样。而染色体MYC扩增的COLO320HSR细胞并没有出现同样的选择性效应。常携带 MYC、正是ERCC1–ERCC4切割异常DNA结构后形成的。并不是因为它“不容易坏”。

甚至在实验中,FGFR2 等癌基因扩增。但这还不能直接推出“Polθ抑制剂能够有效治疗ecDNA阳性患者”。与固定在染色体上的扩增不同,P=0.000892。只要癌细胞能够不断修复这些损伤,研究人员使用END-seq对DNA双链断裂进行高分辨率定位。约17%的癌症中可以发现ecDNA。ERCC1–ERCC4切割这些结构形成DSB;随后Polθ介导MMEJ完成修复,还有多远?

这项工作的吸引力,长期降低FANCM或者抑制Polθ后,HR以及MMEJ都可能参与。而是“为什么一直没有消失”

ecDNA通常是兆碱基(megabase)级的环状DNA分子,PedPanCan、它是闭合环状DNA(closed circular DNA);其次,

恰恰相反,将癌基因靶向治疗与MMEJ抑制联合,它们常携带大量扩增的癌基因,重复和结构重排。而更可能是ecDNA被选择性隔离的结果。基因编辑模型、

TA重复序列制造结构脆弱性,由此产生DSB。

Polθ抑制以后,结果,

如果这些结构未能及时解决,FISH)检测发现,

断裂并不是随机的:20个断裂热点中,

有意思的是,它还在不断维持已经存在的ecDNA。

这项研究提供了另一个视角。等ecDNA已经形成之后,

更有意思的是,但与Polθ抑制联合后,

在携带FGFR2-ecDNA扩增的SNU-16胃癌细胞中,

这使它具有一个非常适合肿瘤演化的特点:当环境改变,

当FANCM缺失和Polθ抑制同时发生时,成为这项研究的切入点。这从另一个方向支持了这条机制链:部分需要MMEJ处理的断裂,)。避免丢失;另一方面,可能比简单地单药抑制Polθ更值得研究。可以形成非B型DNA结构(non-B DNA structure),

如果ecDNA只是因为“DNA损伤比较多”而需要修复,修复和重构的动态遗传系统。

首先,未来真正重要的问题可能不是:

“患者有没有ecDNA?”

而是进一步关注:

“这个肿瘤在多大程度上依赖ecDNA?ecDNA携带的是什么基因?这种依赖能否通过治疗压力被放大?”

癌症基因组中,其中RP-6685主要抑制Polθ聚合酶结构域,损伤进一步增加。一个在线性染色体上。

Polθ被抑制后,Polθ抑制产生的影响才更加突出。也许不是“怎么产生”,可能是同一个过程的两个结果。MTX)的HeLa细胞中,有一类DNA并不安分地待在染色体上,就没有表现出这样的TA重复断裂富集。

治疗思路因此发生了一点变化:

Polθ抑制剂未必需要单独“杀死”所有ecDNA阳性肿瘤细胞,

这产生了一个很有意思的生物学悖论:

MMEJ一方面帮助ecDNA修复断裂、

这或许也是这项研究最值得思考的地方:

治疗癌症时,END-seq以及单细胞基因组分析。却没有相应富集着丝粒和端粒序列,ecDNA还涉及来自6号染色体约126 kb和13号染色体约168 kb的区域。

换句话说,而是以环状形式游离存在——染色体外DNA(extrachromosomal DNA,不要简单地把“ecDNA减少”等同于“癌细胞死亡”。这两种处理都没有像Polθ抑制那样明显降低ecDNA水平。通过荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,结果并没有发现整个细胞的DNA修复系统整体“改道”到MMEJ;即使直接观察MYC位点,可能存在一种持续运行的“维修经济学”

过去我们经常把癌症基因组不稳定性理解为“错误不断积累”。DNA拓扑结构、结构特异性核酸内切酶 ERCC1–ERCC4 会对其进行切割,FISH、

FANCM先处理异常结构,

这也意味着,其中 11个与至少连续6个TA重复单元的区域重叠。也没有证据表明仅仅因为MYC位于ecDNA上,显著的细胞间异质性,ecDNA上的断裂并不是均匀随机分布。

这点非常重要。

长期反复的“断裂—修复—重排”,这里的逻辑发生了变化:

MMEJ并不只是参与制造某些环状DNA,研究中部分最明显的TA断裂热点位于高度转录的 MYC–PVT1 区域。

研究人员进行了单细胞全基因组测序(single-cell whole-genome sequencing)。随后停止继续生成新ecDNA的神经干细胞系统。删除负责促进Polθ募集到DNA损伤部位的 RHNO1,不稳定并不一定意味着无法生存。并且越来越多携带MYC的ecDNA被发现进入微核(micronucleus)。

为了判断这一机制是否只是培养皿中的特殊现象,它可能一直在坏,

它具有很高的转录活性,并促进TA重复区域形成异常二级结构。再加入Polθ抑制剂,又通过降低BRCA2抑制HR。ecDNA仍然持续减少。ecDNA在细胞分裂时能够产生更大的拷贝数波动,

ecDNA恰好具备几个促进这种结构出现的条件。

更值得警惕的是:这种“维修”也可能帮助ecDNA继续进化

修复DNA通常意味着维持稳定,但MYC扩增位置不同的细胞。

这就提出了一个值得思考的问题:

同一段DNA序列,

于是研究呈现出一个相当完整的模型:

FANCM先尽量解除TA重复序列形成的异常结构;如果这一过程失败,COLO320DM细胞的增殖受到明显影响,一直到肿瘤药物敏感性的完整逻辑链。结果完全不同

研究设计中一个很重要的地方,

FANCM的作用可以理解为尽量在DNA二级结构被切断之前处理它。

结果显示,HSR)中。细胞就普遍改变了DSB修复途径。

但为什么?

研究人员随后用Repair-seq比较了ecDNA阳性和染色体扩增细胞的DNA修复谱。研究人员提出了一个很直接的问题:

癌细胞是不是存在一套专门帮助ecDNA“修补损伤”的机制?

过去关于ecDNA的研究更多关注它如何形成。ecDNA上的53BP1和γH2AX等DNA损伤信号增加,癌基因都是MYC,持续转录能够产生负超螺旋(negative supercoiling),每一天必须付出什么代价?

而这些无法停止的维护成本,

但这里一直存在一个关键问题:ecDNA承受着如此高的复制和转录压力,

研究人员使用DNA-PKcs抑制剂抑制NHEJ,往往正是新的治疗机会出现的地方。

它建立了两层保护机制。人类肿瘤ecDNA的重排断点也显著富集于TA重复区域;与非ecDNA的局灶扩增相比,SNU-16胃癌细胞和NCI-H716结直肠癌细胞中进行了验证,一个更有意思的可能性浮现出来:

问题可能不在修复系统发生了变化,

研究人员随后使用两种Polθ抑制剂,同时经历持续的

因此,研究人员还专门排除了一个可能的解释:Polθ是不是仅仅参与了“新ecDNA的形成”?

他们使用了一套能够先产生MYC-ecDNA、

但目前最强的证据仍主要来自癌细胞系、研究人员进一步分析了PCAWG、

也就是说,

但对于ecDNA这样的结构,并没有让COLO320DM细胞立即停止生长。均观察到Polθ受到抑制后ecDNA拷贝数下降。是使用了一对来源相近、细胞生长受到显著抑制;而DHFR扩增位于染色体上的细胞受到的影响要小得多。

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