人類基因組測序的3個意外發現，顛覆了我們此前對癌症本質的認識

一般情況下，科學的發展是迭代性的。但在科學家研究某個課題的過程中，往往會在課題之外冒出一個出人意料的發現。正是有了這種意外偶得，科學得以改變漸進增長的常態，實現跳躍式發展。它們甚至足以在整個研究領域引發變革。

2003年，「人類基因組計劃」（以下簡稱「計劃」）終於告一段落。在多國長達13年的通力協作下，我們終於對人類DNA進行了完整測序，辨識出了全部基因。維康信託桑格研究所（Wellcome Trust Sanger Institute）是唯一一家參與該工程的英國機構，三分之一的基因組測序工作都是由他們完成的。

「計劃」啟動之初喊出的豪言壯語，今天看來很多都沒有實現。但是，基因組測序的完成，對科技行業的影響無疑是顛覆性的，就像當初印刷機和顯微鏡的發明一樣。不僅如此，基因組測序也與其他變革性的技術一樣，帶來了某些始料未及的發現。

染色體碎裂竟可致癌

癌症本質上是一類基因病，DNA在複製過程中發生錯誤和變異，致使健康細胞轉化為致命腫瘤。如今，研究人員通過對大量腫瘤染色體進行基因測序，顛覆了我們對癌症本質的認識。

皮特·坎貝爾（Peter Campbell）是桑格研究所癌症項目的負責人，主攻腎腫瘤問題。研究過程中，他收穫了一些意外發現。最值得稱道的，莫過於對癌症發生機制的全新闡釋。

坎貝爾團隊發現，染色體會因為某些不明原因「炸裂」成無數個碎片。

這個結論過於驚人，坎貝爾一開始還以為是數據出了問題。他說，「幾乎所有這些好像都是無用數據，可能是有誰在基因組序列的某個地方出了錯，才有了這麼一個結果。所以我們一看就說，出問題了，我們要把它找出來。」然而，坎貝爾團隊沒有發現任何明顯的問題。

「研究基因數據的一個好處就是，它是非黑即白的，行為方式呈現出數字化特點；而不像細胞，今天看起來是這樣，到了明天，又成了另一種樣子。」

經過核實、確認結果無誤之後，坎貝爾才算放下心，可以激動片刻了。他說，科研是一種持續性的工作，「你也許冥思苦想好幾周都找不到解決方案。然後，突然間，成果從天而降。」

坎貝爾已經做好了接受質疑的準備，但最終，他的論文獲得了大多數人的一致好評。一些同行還觀測到實驗室環境下細胞變化的過程，進一步佐證了他的結論。研究人員認為，這種碎裂機制可能引發各類癌症。

這一發現是不是顛覆了人們的傳統觀念？

「我想是的。」皮特表示，「一流論文雖然也能顛覆傳統觀念，但對學者個人而言，這在他們的職業生涯中只是偶有發生。所以，我們能夠在現代基因技術的幫助下，先於同行發現這一範式，這是我們的幸運。

Y染色體並非一無是處

血液病學家喬治·瓦西利烏（George Vassiliou）曾帶領一批研究人員，為白血病藥物尋找新的作用對象。一種位於X染色體上的UTX抗癌基因，就是他們的目標之一。

他們利用UTX基因不健全的白鼠，觀察它們患癌後的變化。研究過程中，瓦西利烏還對另一個類似基因進行了微調，這就是Y染色體上看似無用的UTY基因。

在傳統觀念里，Y染色體除了決定性別之外，別無它用，彷彿是個雞肋。實際上，在田鼠體內，Y染色體已經進化到消失不見了。

科學家曾預言，Y染色體最終也會在人體內完全消失。但如今，瓦西利烏團隊發現，人體內的UTY基因並非毫無用處，而且它在抑制癌細胞方面，還扮演著舉足輕重的作用。

「一開始，我們都以為白血病藥物有了新的作用對象。」瓦西利烏表示，「大家非常振奮」。但隨後我們就意識到，「Y染色體是有大用處的，不是可有可無的。」

不起眼的細菌基因，竟能決定疫苗的功效

桑格研究所生物統計學家、奧斯陸大學研究員尤卡·柯蘭德（Jukka Corander）和帝國理工學院細菌遺傳學家尼古拉斯·克勞奇（Nicholas Croucher）的任務，是分析細菌感染的基因組信息。他們用電腦對多菌種進行模擬，試圖找出細菌種群在遇到疫苗之後發生突變的原因。

他們對肺炎鏈球菌的基因組進行了比對，這種細菌會引發肺炎、敗血症、腦膜炎等重症。用於比對的菌群來自四個不同的人類種群，且其中三個種群都已接種過肺炎鏈球菌疫苗。

此次試驗的肺炎鏈球菌株總共有近2000個基因，其中四分之三的基因大同小異，剩下的「附屬基因」則各不相同。菌株與菌株之間的基因可以通過「基因水平轉移」相互交換。

數據模型表明，接種疫苗後，菌群中「附屬基因」的水平沒有太大變化，但菌株的類型已經完全改變。

換言之，接種疫苗後出現的菌株與被疫苗消滅的菌株，體內帶有相似的「附屬基因」。由此可見，「附屬基因」意義重大，影響著細菌種群對疫苗的反應。

同樣重要的是，接種疫苗後，某些還原為初始水平的「附屬基因」，還參與了對抗抗生素的過程。

「我們剛剛還發表了一篇文章，認同『附屬基因』的『中立模型』。」柯蘭德說，「現在我真是大吃一驚。」

「附屬基因」並非「中立」的發現，有助於深化對菌群的抗藥性研究。藉助這一發現，我們可以預判，如果改變細菌性疾病的治療方案，哪些菌群的傳播速度會更快。

柯蘭德指出，「如果沒有高清的觀測手段，我們絕不可能有這樣的發現，也不可能知道人類基因組存在這麼多變體，更不可能認識到，這些罕見的附屬基因竟有如此重要的作用。」

翻譯：李蕪

編輯：李莉

來源：mosaicscience

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