日本理研所(RIKEN)的研究人员在2023年3月30日的《新英格兰医学杂志》(NEJM)发表了一篇发现多个胃癌基因的论文。这些基因有9个,APC、ATM、BRCA1、BRCA2、CDH1、MLH1、MSH2、MSH6 和 PALB2,它们的种系遗传基因变异与胃癌风险高度相关。研究人员是从日本生物银行(BioBank Japan)数据库中搜索到了10426名胃癌患者信息,并采用38153名非胃癌患者信息作为对照,确认了上述9个胃癌基因。

这项研究揭示了发生胃癌的原因,具有上述遗传的等位基因变异可能是东亚人口易患胃癌的遗传学原因,而中、日、韩3个东亚国家是全球胃癌最高发的国家,其中中国的胃癌患者占全球的40%以上。

同时,这项研究另一个很有价值的要点在于,找到了胃癌基因与幽门螺杆菌的关系,而幽门螺杆菌是一种已经确认的诱发胃癌的外部因素。这项研究发现,感染幽门螺杆菌与携带上述等位基因变异具有共同促进作用。感染了幽门螺杆菌又同时携带上述等位基因变异的人,罹患胃癌的风险增加16.01倍。

致癌基因与幽门螺杆菌的双重促进作用在老年人中具有更重要的作用。这项研究根据流行病学数据(HERPACC)得出结论,一名85岁感染幽门螺杆菌又携带上述基因变异的人,发生胃癌的相对风险为45.5%;但85岁只感染幽门螺杆菌而不携带上述基因变异的人,发生胃癌的相对风险为14.4%。

这个结论意味着,胃癌基因在胃癌的发生上起了主导作用,而幽门螺杆菌则起到了次要作用。因此,未来防治胃癌可能要从基因组测序做起,查找是否有上述9种胃癌基因,并采取基因预防和基因疗法。另外,无论是家庭就餐还是外出吃饭,都尽可能用公筷公勺,以避免幽门螺杆菌感染,从而减少诱发胃癌。

但是,癌症基因除了要与外界因素相互作用外,可能还要服从于基因组的内环境,即基因个体要服从于基因组。现在,一项新的研究初步揭开了这个秘密。

2023年3月28日的《自然》杂志发表了瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)和瑞士多家科研机构的研究人员联合进行的一项研究。该研究发现,全基因组加倍 (WGD)可以改变DNA在三维空间中的组织方式,能激活驱动癌症生长的致癌基因。这意味着,致癌基因要发挥致癌作用,需要全基因组的支持和整合作用。这是一种癌症发生和发展的新方式,或者说这种方式早就存在于癌症的发生发展中,只是通过研究现在才知道。

全基因组实际上就是人的细胞中细胞核上的所有基因。人的单个细胞中的所有基因是一个2-3米长的双链DNA(脱氧核糖核酸),但是,为了让其在细胞中更好地贮存,自然的演化是让它们以双螺旋的结构包裹成紧密的线圈状,如此就能让这个总长度约2-3米的人的所有遗传信息都能贮存于细胞核(DNA)中。

简单地看,基因由脱氧核糖核酸(DNA)组成,是为特定蛋白质编码的脱氧核糖核酸 (DNA) 片段。基因的大小与它们编码的蛋白质大小有关。每个 DNA 分子(基因组)都是一个像拥有千百万阶梯的盘旋楼梯一样的双螺旋结构。楼梯的每一级台阶由四种称为碱基(核苷酸)的分子配对组成。每一级中,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对,或者鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对。每个极长的 DNA 分子都缠绕在一条染色体或染色质中。

染色质和染色体是在细胞不同分期形成的状态,本质上是同一物质。染色质是间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA 组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体是细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质聚缩而成的棒状结构。两者化学组成无差异,但构型不同,是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同表现形式。

也因此,细胞核中的全基因组和外在的染色质(体)呈现为三维空间,在这个三维空间,有多层次和多角度的结构,包括各种碱基配对,DNA链的卷曲,其中有环状、结构域和区室等组成多层组织。

每一个基因要发挥作用,既与基因组有关,也与染色体有关,因为基因组和染色体结构的任何问题都可能对单个基因有正反两方面的影响。瑞士研究人员发现,大约30%的人类癌症中的一个常见原因是由于全基因组加倍(WGD),即细胞中的整组染色体被复制而产生。全基因组加倍可导致细胞内的基因组不稳定,随后又会导致染色体不稳定和其他有助于癌症发展的基因突变。

其中的一个原因是,全基因组加倍可以通过一种称为染色质分离缺失(LCS)的现象来影响细胞内染色质或染色体的三维结构。这种现象又是通过对缺少抑癌基因p53的细胞观察发现的。缺少抑癌基因p53的细胞容易发生全基因组加倍,诱发染色质分离的丧失(LCS)。表现为,短染色体和长染色体、A和B亚区以及相邻染色质域之间的分离减少,从而导致染色质和表观遗传学的变化。由于染色质分离的丧失启动了染色质构象的变化,为致癌基因的激活奠定了基础,最终导致癌变。

因此,全基因组加倍意味着染色质分离的丧失和染色体不稳定,它们是共同促进癌症发展的互补机制,最终让致癌基因激活,或阻止抑癌基因发挥作用。

当然,这个理论还需要在更多的癌症发病机制中加以验证,如胃癌。癌症的发生、发展和愈后等,不只是与基因有关,也与基因组、染色质(染色体)和其他诱发因素有关,如胃癌也涉及幽门螺杆菌、高盐和烟熏食物,还与吃太烫的食物有关。