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?
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。
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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。」
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。
不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。
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在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。