Nature子刊：「跳躍基因」助長癌症

「跳躍基因」（jumping genes）又被稱為轉座因子，它是一種可以改變其在基因組中位置的DNA序列。跳躍基因可能會產生突變，亦或是逆轉突變，細胞的遺傳特性和基因組大小會因此而改變。而DNA如果發生變異則可能會促進癌症的發展。

難以確定的「跳躍基因」

在漫長的人類進化過程中，「跳躍基因」被隨機整合到人體的基因組中，據不完全統計哺乳動物體內一般卻含有幾十萬數量的跳躍基因DNA。由於跳躍基因並不等同於突變，它們不能被傳統的癌症基因組測序所識別，所以人們很難判斷「跳躍基因」的存在，或者是出現的時間和地點。

近日，聖路易斯華盛頓大學醫學院的一項新研究，在很大程度上暗示了一種在腫瘤生長過程中被稱為「跳躍基因」的遺傳現象。這項研究發表在的Nature Genetics雜誌上。

跳躍基因的進化歷史是目前許多研究的主題，普遍認為病毒感染在它們的起源中扮演著重要的角色。因此，這項研究為未來可能針對此類基因的癌症療法開闢了新的研究方向。

所有腫瘤中都能找到「跳躍基因」

由桑福德大學的Ting Wang和Karen P. Loewentheil等傑出醫學教授領導的研究人員探索了基因組資料庫，專門尋找那些 「跳躍基因」推動癌症生長的腫瘤。

跳躍基因為肺癌細胞系中的致癌基因提供了真正的啟動子 圖片來源：10.1038/s41588-019-0373-3

Ting Wang和他的同事們發現，許多癌症都會過度增長並促進腫瘤生長，在這些癌症中「跳躍基因」就像是一種隱形的開關，這些神秘的開關可以迫使基因一直處於開啟狀態，即使它應該關閉。

研究人員表示：「如果你進行典型的基因組測序，尋找導致癌症的基因突變，你不會發現跳躍基因。與其他癌症類型相比，跳躍基因在某些癌症類型中更為重要，但平均而言我們發現，所有的腫瘤都至少有一種跳躍基因能激活癌症基因。」

這是很重要的信息，因為這些腫瘤往往具有侵略性，所以如果醫生能提前知道這一點，他們可能會採取更積極地治療策略。這也為未來的癌症治療提供了新的研究目標。

Ting Wang和他的同事研究了癌症基因組圖譜(TCGA)項目的一部分，他們收集了涉及15種癌症類型的7769個腫瘤樣本。研究人員發現，在3864個腫瘤(包括乳腺癌、前列腺癌、肺癌、結腸癌、皮膚癌和腦癌)中，共有129個跳躍基因充當著106個癌症基因的隱形開關。

雖然「跳躍基因」存在於各種癌症中，但它們的重要性因腫瘤類型的不同而大不相同。例如，12％的膠質瘤（一種腦癌）中至少有一個「跳躍基因」被激活。相比之下，87％的肺鱗狀細胞癌都包含「跳躍基因」。

邁出跳躍基因研究的第一步

Ting Wang（右），研究生Hyo Sik Jang（中）和Nakul M. Shah 圖片來源：Matt Miller /華盛頓大學醫學院

研究人員表示，該研究在基於對基因調控而非突變的理解基礎上開闢的癌症治療研究的新途徑。他們發現，作為隱形開關的跳躍基因最常發生在DNA處於開放的狀態，這意味著特定區域的DNA會失去一些調控功能。基因組的這些部分不再像它們應該的那樣被關閉。因此，尋找一種方法來鎖定那些不適當開放的DNA，可能會有助於新型癌症藥物的誕生。

這項研究提供的信息可以幫助醫生預測病人的預後。例如，具有轉座因子的腫瘤比那些缺乏這種類型的癌症基因激活的腫瘤更具侵略性，這些信息可以指導已有的治療策略選擇。

許多轉座因子在我們的基因組中所做的事情仍然是一個謎。這項研究首次詳細概述了它們在癌症中的重要作用。我們希望這項研究能為科學家研究癌症療法的發展提供新的途徑。利用基因調控的知識，我們希望找到方法來關閉這些驅動腫瘤生長的跳躍基因。

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參考資料：

1）"Jumping genes" drive many cancers

2）Transposable elements drive widespread expression of oncogenes in human cancers

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