輻射如何損壞DNA并致癌？

日期：2016-09-13 10:00:40

最近，來自英國Wellcome Trust Sanger研究所的研究人員及其合作者，首次在人類腫瘤中確定了兩個由電離輻射引起的DNA損傷的特征模式。現在，利用這些指紋圖譜的模式，醫生就能夠確定哪些腫瘤是由輻射引起的，并調查他們是否應該接受不同的治療。相關研究結果發表在9月12日的《Nature Communications》，該結果也將有助于解釋“輻射如何會導致癌癥”。

電離輻射，如γ射線、X射線和放射性粒子，可以通過破壞DNA而導致癌癥。然而，這種情況是如何發生的，或有多少腫瘤是由輻射損傷引起的，還沒有人知道。

以前對癌癥的研究表明，DNA損傷往往會在癌細胞的基因組上留下一個分子指紋，被稱為突變標簽。研究人員在12例繼發性輻射相關腫瘤患者中尋找突變特征，并將其與未暴露于輻射的319例患者進行了比較。

這項研究的負責人、來自Wellcome Trust Sanger研究所的Peter Campbell博士說：“為了查明輻射如何會導致癌癥，我們研究了輻射造成的癌癥與自然發生的腫瘤的基因組。通過比較DNA序列，我們發現了兩個輻射損傷的突變標記，它們與癌癥類型無關。然后，我們檢查了有或沒有暴露于輻射的前列腺癌的調查結果，并再次發現了這兩個相同的標簽。這些突變標簽幫助我們解釋了‘高能量的輻射是如何損傷DNA的’。”

一個突變標簽是一段缺失，其中小數目的DNA堿基被切掉。另一個突變標簽被稱為平衡反轉（balanced inversion），其中兩個區域的DNA被切割，中段旋轉，并在相反的方向再次連接。平衡反轉不會自然發生在體內，但是高能輻射可以同時提供足夠的DNA斷裂，使這一切成為可能。

Sanger研究所和劍橋大學兒科系的Sam Behjati博士說：“電離輻射可能導致所有類型的突變損傷，但在這里，我們可以看到兩種特定類型的損傷，并了解在DNA上發生了什么。輻射的簇射可破壞基因組，同時造成大量的傷害。這似乎擊敗了細胞中的DNA修復機制，從而導致我們所看到的DNA損傷。”

來自倫敦大學學院和皇家國立整形外科醫院的Adrienne Flanagan教授說：“這是科學家們首次定義‘通過電離輻射對DNA造成的損傷’。這些突變標簽可能是個別病例和一些癌癥的診斷工具，并可以幫助我們發現哪些癌癥是由輻射引起的。一旦我們對此有了更好的理解，我們就可以研究他們是否應該采取跟其他癌癥相同或不同的療法。”

從切爾諾貝利核泄漏，到日本福島的核泄漏，大規模核泄漏給我們留下了深刻的印象，由此帶來的致命性輻射也是一個全球性的公共衛生問題，如何預防和治療其相關的疾病也是全球科學家們面臨的一個重要問題。（時隔四年福島核輻射造成了什么影響？）2014年5月來自斯坦福大學醫學院的研究人員發現，通過一個調控腸道細胞應激應答的分子途徑，可以延長受到腹部輻射致命性劑量小鼠的壽命。

2014年12月，來自科羅拉多大學癌癥中心的研究人員在發表于Stem Cells雜志上的一項研究中揭示，其中一條途徑就是通過“重編程”使得被輻射損傷的干細胞分化為不再能夠長久生存的其他細胞。輻射會使得干細胞喪失它的“干性”。這項研究還證實，當全身遭受輻射時清除輻射損傷干細胞的同一“編程”防衛機制導致了血癌生長。