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某科學の超電報

發現癌細胞迴避免疫系統的關鍵機制!

面對癌細胞,科學家仍嘗試了解更多訊息。中央研究院分子生物研究所陳律佑助研究員研究團隊近期發現,在癌細胞生成過程中,人體內的「染色體外端粒 DNA」(extrachromosomal telomere repeat DNA, 簡稱 ECTR)能誘發細胞後天免疫反應,進而抑制 ALT 癌細胞生長;研究成果將有助發展針對特定癌細胞的免疫治療,並掌握更多染色體端粒資訊。此研究成果論文已於 11 月發表於《自然-結構與分子生物學》(Nature Structural and Molecular Biology)期刊。

中央研究院分子生物研究所陳律佑助研究員,圖/中央研究院提供。

癌細胞可分為兩大類,有端粒酶的癌細胞,及無端粒酶的「替代性延長端粒(Alternative Lengthening of Telomeres, 簡稱 ALT)癌細胞」,後者約佔所有腫瘤的 10-15%,常見於兒童腦瘤、軟組織瘤及骨癌等。陳律佑指出,ALT 癌細胞的共同特徵為富含 ECTR,ECTR 因此成為臨床上用以辨識 ALT 癌症的獨特標記。

然而,目前 ECTR 在 ALT 癌細胞發展過程中所扮演的角色仍不清楚,我們知道 DNA 只會存在於細胞核與特定胞器裡,當細胞質出現游離的 DNA,如病毒感染時,就會誘發後天免疫反應 ; 陳律佑研究團隊長期關注染色體端粒,因此好奇,ECTR 雖非病毒 DNA,但身為游離在核外的細胞自身 DNA,是否因此也會誘發後天免疫反應,如果會,那為何富含 ECTR 的 ALT 細胞仍然會發展成 ALT 腫瘤?

染色體示意圖,圖/wikipedia commons

研究團隊首先建立一套系統,誘使細胞累積 ECTR。在正常人類細胞中,ECTR 的累積,或有游離在外的 DNA 出現,都會活化細胞內負責偵測遊離 DNA 的機制,即「cGAS-STING 蛋白的感知路徑」,進而釋放出有抑制病毒功能的干擾素,最終造成抑制細胞生長的目的。然而,在 ALT 癌細胞株中,無論是 ECTR,或是其他游離在外的 DNA,都沒有啟動干擾素反應,癌細胞因此不斷增生。

團隊進一步分析多種 ALT 癌細胞株後發現,大部分的 ALT 癌細胞株中,STING 蛋白皆受到了抑制,使得 cGAS-STING 路徑中斷,無法正常啟動干擾素反應。陳律佑表示,「從腫瘤發展的角度來看,ALT 癌細胞透過中斷 cGAS-STING 的感知路徑,迴避了免疫機制,這也就是 ALT 細胞得以發展成癌症的關鍵。」

肺癌的顯微照片,圖/by Nephron@wikipedia commons。

ALT 癌細胞的特徵除了富含 ECTR 之外,同時也會有「組蛋白 H3.3」功能缺失。研究團隊也意外發現,除了 STING 蛋白,組蛋白 H3.3 也參與了 ECTR 啟動免疫系統感知 DNA 的過程。研究團隊表示,未來將進一步研究組蛋白 H3.3 在 DNA 偵測過程的角色。

此研究結果顯示,抑制 DNA 感知路徑是 ALT 癌細胞生成的關鍵機制。如果能同時修復 STING 蛋白及組蛋白 H3.3,就有機會重啟體內的免疫系統,釋放干擾素抑制 ALT 癌細胞。陳律佑推論,因為 ALT 癌細胞 DNA 感知路徑缺陷,美國食品藥品管理局(FDA)近期核可的溶瘤病毒(Oncolytic viruses)免疫療法,或許將可應用於 ALT 癌症的治療,趁著免疫系統失能,以毒攻毒。

此論文題目為〈Extrachromosomal telomere repeat DNA is linked to ALT development via cGAS-STING DNA sensing pathway〉,第一作者為本院國際研究生學程博士班陳奕安。陳律佑實驗室的研究是由中研院前瞻計畫與科技部專題計畫的經費所支持。

  • 本篇修改自中研院新聞稿。

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