《Genome Research》：DNA成環(huán)損傷與HPV相關(guān)癌癥之間相關(guān)聯(lián)
日期：2014-04-18 09:21:54
根據(jù)最近一項(xiàng)利用全基因組策略和超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研究表明，異常的HPV“looping（成環(huán)）”可在人乳頭瘤病毒DNA插入位點(diǎn)引起宿主染色體的特殊損傷。這一研究結(jié)果最近發(fā)表在國(guó)際基因組研究權(quán)威刊物《基因組研究》（Genome Research）。
眾所周知，某些人類乳頭狀瘤病毒（HPV）株系可引起癌癥。目前，俄亥俄州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定了HPV引發(fā)癌癥發(fā)展的一種新方式——當(dāng)病毒插入宿主細(xì)胞DNA時(shí)，它可通過(guò)破壞帶有重復(fù)循環(huán)的人類DNA序列，引發(fā)癌癥。
在世界范圍內(nèi)，HPV每年可導(dǎo)致大約610,000例癌癥，所有癌癥病例的5%和幾乎所有的宮頸癌病例都可追溯到HPV。然而，這一過(guò)程背后的機(jī)制還沒(méi)有完全理解。
在這項(xiàng)研究中，研究人員使用俄亥俄州立大學(xué)超級(jí)計(jì)算機(jī)中心（OSC）系統(tǒng)的巨大計(jì)算能力，并利用Illumina的HiSeq 2000對(duì)10個(gè)細(xì)胞系的基因組DNA進(jìn)行測(cè)序：2個(gè)HPV16陽(yáng)性的子宮頸癌細(xì)胞系，5個(gè)HPV16陽(yáng)性的頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC)細(xì)胞，以及3個(gè)無(wú)HPV的HNSCC細(xì)胞。
本文共同資深作者、俄亥俄州立大學(xué)綜合癌癥中心- Arthur G. James癌癥醫(yī)院和Richard J. Solove研究所（OSUCCC – James）的分子病毒學(xué)、免疫學(xué)和醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)助理教授David Symer博士稱：“我們的測(cè)序數(shù)據(jù)生動(dòng)詳細(xì)地顯示，HPV可以在病毒插入位點(diǎn)破壞宿主細(xì)胞的基因和染色體。”
他指出：“HPV就像一股襲擊基因組的龍卷風(fēng)，破壞和重排附近宿主細(xì)胞的基因。這可能導(dǎo)致在某些情況下，致癌基因的過(guò)度表達(dá)，在其他情況下，也可以破壞保護(hù)性的腫瘤抑制基因。這兩種損傷都可能促進(jìn)癌癥的發(fā)展。”
這項(xiàng)研究的第一作者、OSUCCC–James分子病毒學(xué)、免疫學(xué)和醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)助理教授Keiko Akagi博士，利用OSC的HP-built Intel Xeon cluster的計(jì)算能力。Oakley Cluster的8300+核為研究人員提供了154個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算的最佳表現(xiàn)——每秒進(jìn)行154萬(wàn)億次計(jì)算，OSC的Mass Storage System為他們提供了超過(guò)2千萬(wàn)億字節(jié)的存儲(chǔ)。
本文共同資深作者、OSUCCC– James癌癥研究主席、醫(yī)學(xué)、流行病學(xué)和耳鼻喉學(xué)教授Maura Gillison博士指出：“我們觀察到，在HPV插入基因組的部位，宿主細(xì)胞的基因組片段被刪除、重新排列或數(shù)量增加。宿主基因中的這些顯著變化，是伴隨著宿主細(xì)胞中HPV拷貝數(shù)增加而出現(xiàn)的，從而也提高了病毒E6和E7這兩個(gè)促癌基因的表達(dá)。”
HPV的致癌類型可產(chǎn)生兩種病毒蛋白E6和E7，它們對(duì)于癌癥的發(fā)展必不可少，但是單獨(dú)一個(gè)并不足以引發(fā)癌癥。宿主細(xì)胞基因中的額外變化，是癌癥發(fā)展所必需的，不穩(wěn)定的循環(huán)可能發(fā)揮重要的作用；基因組不穩(wěn)定性是人類癌癥的一個(gè)標(biāo)志，包括HPV病毒。
Symer指出：“我們的研究揭示了關(guān)于在癌癥‘游戲結(jié)束’時(shí)HPV發(fā)生了什么的有趣信息。總的來(lái)說(shuō)，我們的研究結(jié)果進(jìn)一步揭示出，從最初的病毒感染到HPV相關(guān)癌癥發(fā)展中關(guān)鍵的災(zāi)難性步驟。”
