基因组加倍如何帮助癌症发展

单个细胞包含 2-3 米长的 DNA，这意味着储存它的唯一方法是将其包裹成紧密的线圈。解决方案是染色质：一种包裹在称为组蛋白的蛋白质周围的 DNA 复合物。在 3D 空间中，这个复合体逐渐折叠成一个由环、域和隔室组成的多层组织，这构成了我们所知的染色体。染色质的组织与基因表达和细胞的正常功能密切相关，因此染色质结构的任何问题都可能产生不利影响，包括癌症的发展。

大约 30% 的人类癌症中的一个常见事件是“全基因组加倍”(WGD)，即细胞中的整组染色体被复制。WGD 导致细胞内的基因组不稳定，这可能导致染色体改变和其他有助于癌症发展的突变。

现在，由 EPFL 的 Elisa Oricchio 和 UNIL 的 Giovanni Ciriello 领导的一组研究人员发现了关于 WGD 如何导致癌症的新线索。在《自然》杂志上发表的一项研究中，科学家们表明，WGD 可以通过一种称为“染色质分离缺失”的现象影响细胞内染色质的 3D 组织。

研究人员观察了缺乏肿瘤抑制基因 p53 的细胞，使它们容易发生 WGD。他们发现 WGD 导致染色质结构元素(如环、结构域和隔室)的分离减少，从而颠覆了其在细胞中的精心组织。

结果是混合了通常保持独立的遗传物质，改变了基因组区域在 3D 空间中的位置，称为“子隔室重新定位”。这为致癌基因的激活奠定了基础，致癌基因是导致癌症发展的基因。

研究人员还发现，WGD 对染色质组织的影响在很大程度上与染色体改变无关，这意味着染色质分离的丧失和染色体不稳定是共同促进癌症发展的互补机制。

这项工作提供了一种新的方式来研究 WGD 和染色质组织在癌症发展中的作用。在未来，高度多重化的单细胞分子图谱，结合条形码技术和新的计算方法，可能有助于进一步揭示染色质 3D 结构的解体在将细胞转化为癌变细胞中所起的作用。