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修復DNA的好基因失控後,反而露出癌細胞破綻

EXO1原本是維護基因組的分子剪刀,過量時卻會割傷新生DNA;這項發現把部分沒有BRCA缺陷的腫瘤,帶進可被既有藥物重新檢視的範圍。

By SURL BioNews

DNA修復通常被視為細胞抵抗癌變的防線,但新研究提醒,防線本身也可能在劑量失衡時變成風險。賓州州立大學醫學院團隊與合作者發現,名為EXO1的DNA修復相關基因若在細胞中表現過高,原本用來修剪DNA的功能可能越界,對正在複製的新生DNA造成破壞,進而增加基因組不穩定性。

這項工作已發表於《自然通訊》,研究者Alexandra Nusawardhana、Claudia M. Nicolae與George-Lucian Moldovan等人指出,EXO1是一種核酸酶,平時參與DNA修復與複製壓力下的處理程序;問題不在它存在,而在它太多。當EXO1過量時,它會在BRCA功能仍完整的細胞中,降解單股DNA缺口與反轉複製叉上的新生DNA,讓細胞更容易累積雙股斷裂。

研究團隊先從癌症基因體資料庫著手,分析The Cancer Genome Atlas與cBioPortal等資料後發現,在癌症樣本中,EXO1更常見的異常不是缺失,而是表現過高。賓州州立大學的新聞稿指出,這種過度表現可見於約20%至30%的乳癌與卵巢癌,也出現在黑色素瘤、睪丸癌、子宮頸癌與肝膽系統癌症;論文中對TCGA PanCancer Atlas資料的分析則顯示,乳房浸潤性癌約有22%樣本呈現EXO1過度表現。

接著,研究者在商業取得的人類癌細胞中測試這個現象,試圖從資料庫相關性走向細胞層級的機制。結果顯示,EXO1並非單獨造成所有傷害;它與另一個DNA修復相關蛋白MRE11協同作用,促進新生DNA被削切,並提高雙股斷裂形成。換言之,細胞雖然沒有BRCA突變,卻可能因EXO1過量而呈現某些「類BRCA缺陷」的脆弱狀態。

這一點也使研究具有治療上的想像空間。團隊發現,EXO1過度表現的腫瘤細胞對olaparib與cisplatin較敏感;前者是已用於部分BRCA相關癌症的PARP抑制劑,後者則是會造成DNA損傷的鉑類化療藥物。若後續研究成立,EXO1表現量可能成為判斷某些腫瘤是否會對這類治療有反應的生物標記,而不只侷限於傳統BRCA突變檢測。

不過,這還不是臨床用藥建議。現有證據主要來自公共癌症基因體資料分析與細胞實驗,尚未證明以EXO1作為標記能在病人身上穩定預測療效,也未釐清不同癌種、治療組合與安全性之間的邊界。尤其DNA修復網路彼此牽連,單一基因過度表現未必足以完整描述腫瘤的脆弱性。

這項研究的意義,在於把「修復基因一定是好角色」的直覺稍微翻轉:同一把分子剪刀,在正確位置與數量下維持秩序,過量時卻可能製造裂痕。對癌症治療而言,這些裂痕不只是危險來源,也可能成為辨認腫瘤弱點的新線索。

References

  1. ScienceDaily Top Health
  2. Penn State University
  3. Nature Communications