人体各部位中,胃部面临的日常压力和潜在损伤尤为突出,它必须处理我们吞咽的所有物质。除了这种持续的压力外,胃部还会产生可能损伤自身黏膜并增加溃疡风险的酸液。
为了应对这些挑战,胃黏膜具有极高的再生率,能够不断替换细胞并在损伤发生时进行修复。虽然这一循环过程至关重要,但它也激活了与肿瘤发展相关的通路——胃癌是世界上最常见且致命的疾病之一。
"癌症可能由异常再生发展而来,因此身体正确停止这一过程并恢复胃部细胞身份和功能至关重要。"
Dr. Tae-Hee Kim,多伦多病童医院(SickKids)发育、干细胞与癌症生物学项目高级科学家
"但我们长期以来对调节组织修复的机制知之甚少,因此我们决定专注于研究胃部环境中的这一谜题,相信这可能是预防癌症的关键。"
意外发现带来新认识
Kim实验室成员利用多伦多病童医院应用基因组学中心提供的单细胞10x多组学技术,研究了胃细胞在愈合和恢复过程中的内部变化。他们与多伦多大学Rhee实验室合作,分析了再生和恢复不同阶段中同一胃细胞内的基因表达和DNA调控的相互作用。
在观察到意外结果后,研究团队发现了调节胃再生、恢复和癌症中基因表达(特定基因的开启或关闭)的生物过程。他们发表在《发育细胞》(Developmental Cell)杂志上的研究,阐明了胃部的某些条件和反应如何使其易患癌症。
首先,研究团队确定了BRG1/BRM相关因子(BAF)染色质重塑复合体在恢复过程中是活跃的。在BAF复合体内部,他们删除了Arid1a——这是胃癌中最常发生改变的基因之一,但其在再生和恢复中的作用尚不清楚。
"我们原本预期会看到肿瘤开始形成,但事实并非如此,"该研究的第一作者、Kim实验室博士后研究员Adrian Loe表示。"相反,在胃细胞受伤后删除Arid1a使细胞处于持续的再生状态,无法恢复。"
这表明Arid1a在胃部细胞恢复中起着关键作用。在这些细胞保持这种未解决的再生状态(但无癌症)数周后,研究人员又移除了与癌症关系最密切的Trp53基因。在Arid1a缺失的环境中这样做,足以触发癌症并导致其扩散。
揭示理解细胞恢复重要性
这些新发现表明,与癌症相关的基因变异并非独立作用,而是取决于周围环境中的情况。研究表明,虽然再生和愈合过程可能增加胃癌风险,但不完全的恢复会大大增加这种风险。
Kim表示:"再生医学是一个动态且快速发展的研究领域,但我们不能忽视这样一个事实:我们还需要更好地了解如何控制再生。这是因为,正如我们的研究所示,它会增加对癌症的易感性。"
"随着再生医学领域的发展,我们也必须专注于研究条件如何恢复到健康、平衡的状态。"
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