癌细胞通常能够修复损伤并继续生长。然而，反复的断裂和修复循环可能会引入错误，导致突变在这些高度活跃的区域积累。因此，帮助肿瘤快速生长的同一生物机制可能会使其DNA变得越来越不稳定，从而可能使癌症发生改变、适应并变得更具侵袭性。
癌症生长使DNA承受压力
为了快速增殖，癌细胞激活某些基因的强度远超健康细胞的正常水平。其中许多基因帮助肿瘤分裂、存活，并维持持续生长所需的细胞程序。
如今发表在《科学进展》上的一项研究表明，这种异常强烈的基因活动会产生物理后果。当癌细胞促使重要基因全速运转时，这些区域的DNA可能会受损。
该研究由耶路撒冷希伯来大学的博士生Osama Hidmi在Rami Aqeilan教授的指导下领导。他们的发现确定了一个此前被忽视的导致癌细胞基因组不稳定性的因素。
研究人员发现，DNA断裂通常出现在癌细胞最剧烈地驱动生长相关基因的位置。他们的调查集中在超级增强子上，这是充当强大控制面板的DNA片段。这些区域强烈增加附近基因的活性，并帮助维持促癌程序在极高水平上运作。
绘制癌症基因组中的严重断裂图谱
利用一种灵敏的基因组图谱绘制方法，团队创建了显示双链断裂发生位置的详细图谱。这是最严重的DNA损伤形式之一，因为DNA分子的两条链都被切断。
损伤并非随机出现在整个基因组中。相反，断裂聚集在由超级增强子控制的基因内部。这种模式表明，强迫某些基因保持持续活跃会对DNA施加足够的压力，导致其断裂。
研究人员还追踪了一种天然的细胞“警报”信号，该信号标记受损的DNA并吸引修复所需的机制。他们的结果表明，癌细胞在这些高度活跃的区域反复损伤和恢复DNA。
修复这些断裂使肿瘤细胞得以存活。然而，每次修复都为小错误创造了机会。随着时间的推移，这些错误可能使受影响的区域更容易积累额外的突变。
可能有助于肿瘤进化的循环
“癌细胞依赖超级增强子使生长基因高速运转，”Rami Aqeilan教授说。“我们发现，这种同样的高产出活动会对DNA造成真正的压力，产生细胞必须反复修复的断裂热点。这种循环可能有助于肿瘤在短期内存活，但也增加了突变的风险，从而推动癌症的进化。”
研究结果表明，基因组不稳定性可能不仅仅是癌症的副作用。在某些情况下，它可能直接源于肿瘤持续生长所需的强烈基因活动。
随着突变的积累，癌细胞可以发展出新的性状。其中一些变化可能有助于肿瘤扩散、承受压力条件或对治疗的反应性降低。
将癌症的依赖转化为弱点
“特别令人兴奋的是，”领导该研究的博士生Osama Hidmi补充道，“因为癌细胞依赖这些高压力的DNA区域来保持生长，它们在这些区域也可能更加脆弱。这为针对肿瘤赖以生存的过程进行治疗打开了大门。”
这种脆弱性可能为研究人员提供癌症治疗的新方向。最终可能会设计出疗法来破坏由超级增强子驱动的强烈基因活动，或阻止肿瘤细胞修复由此产生的DNA损伤。
由于癌细胞如此依赖这些过程，干扰它们可能会使肿瘤更难存活和继续进化。
为何DNA损伤在癌症中至关重要
DNA损伤和修复在癌症如何生长、变化和抵抗治疗方面起着主要作用。这项新研究解释了部分损伤发生的位置及其可能的原因。
癌症最强的基因控制区域似乎也是DNA反复承受压力的位置。这些区域可能代表弱点，对减少失控基因活动或干扰断裂DNA修复的治疗特别敏感。
更好地理解这一过程可能有助于科学家制定限制肿瘤适应能力的策略。通过揭示快速生长与基因组不稳定性之间的联系，该研究为癌症侵袭性行为背后的谜题提供了又一块拼图。
这些发现还提出了一种可能性，即癌症最大的优势之一最终可能被用来对付它。持续生长的动力对肿瘤自身的DNA施加了持续的压力，造成的损伤可能揭示新的治疗机会。