来自美国卡耐基-梅隆大学（Carnegie Mellon University）、以色列希伯莱大学医学院（Hebrew University Medical School）和德国的科学家们组成的研究小组发现了人类细胞分裂的480个基因，并从中识别出了100个基因在癌症细胞中具有遗传的活性模式，这一研究成果1月7日公布在美国《国家科学院院刊》（PNAS）在线版（）上。

 

领导这一研究的是卡耐基-梅隆大学的生物信息学专家Ziv Bar-Joseph，现任生物信息学中心的副教授。其它研究人员还包括希伯莱大学医学院的Itamar Simon，卡耐基-梅隆大学的鲁勇（Yong Lu，音译）等。

 

细胞分裂是生物体生长和繁殖的基础，通常由一个母细胞产生两个或若干子细胞。分裂前的细胞称母细胞，分裂后形成的新细胞称子细胞。细胞分裂通常包括核分裂和胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞生物中细胞分裂就是个体的繁殖，在多细胞生物中细胞分裂是个体生长、发育和繁殖的基础。

 

Bar-Joseph表示，恶性细胞会失去对于复制过程的控制，因此在细胞分裂过程中检测出正常细胞和恶性细胞周期基因的差异，能为解释癌症是如何发育形成的提供很多重要的线索。

 

不同于其它的癌症研究——一般都是寻找引发癌症的丢失了的基因，在这项研究中，研究人员通过一些比较不明显的方式发现了致癌的基因，希伯莱大学医学院分子生物学家Itamar Simon指出，“我们发现了许多癌症相关基因，但是这些基因并没有被激活，或者表达出来，仅仅以正常的形式存在”。不同于在细胞复制和发育过程中正常关闭或开启的基因，这些基因在一种稳定的状态下表达或者完全不表达。

 

这些在癌症细胞中负调控的基因包含了一些已知与癌症相关的基因，比如PER2和HOXA9，但大部分没有，其中还有三种基因是与细胞DNA复制过程中修复遗传突变相关的基因。

 

癌症细胞中DNA修复基因不能行使功能增加了一些与癌症相关，但也许并不会引起癌症的突变的发生频率，，Bar-Joseph表示，“一些突变也许是由非细胞周期蛋白引起的，而不是由于其周围基因的原因。”

 

要想搞清楚遗传突变是某些癌症的副产物，还是引发原因，需要更进一步的研究分析，同样要了解118个基因中的哪一些不会出现在癌症细胞循环也是具有十分重要的意义。

 

Simon表示，“这些基因看上去很重要，但是我们不知道哪一些起着关键作用，或者说哪一些在药物治疗中能成为靶标”，“我们已经缩小的候选范围，现在我们能定位在100个基因上，而不是成千上万个基因。”

 

利用传统的技术很难辨认出人类细胞周期基因中的全部成分，分子生物学家在酵母、植物和小鼠，以及人类癌症细胞系，譬如HeLa细胞系中发现了细胞周期基因，但是要识别出人类正常细胞中所有的细胞周期基因并没有那么容易，一般无法完成。

 

这些分子生物学家在研究人类细胞中遇到的问题与细胞发育过程停滞捕捉（arrest）有关，因此利用芯片技术能检测出在细胞周期的早期阶段有哪些基因进行了表达，Simon表示，当细胞重新回到周期循环中，一些基因并不会完全重新开始，还有一些会以不同的间隔差异返回。

 

为什么在人类中存在，但其它物种中没有出现这一问题，现在并不得而知，但是这导致细胞分散在细胞周期得不同阶段，要想对这些不同步得细胞进行监测十分麻烦。

 

Bar-Joseph表示，“人们都说你不能解决这个问题”，但是利用一种称为deconvolution的生物信息学方法能有效的减少数据中的“noise”——这种deconvolution在许多譬如成像过程，及信号过程领域中经常用到。

 

在实验中，研究小组捕捉和释放培养细胞，然后检测其DNA，用以识别哪些能终止细胞周期的基因，以及存在于细胞周期不同阶段的基因。这些信息可以构建出一种细胞行为模式，用以对基因表达数据进行重新分析，帮助研究人员将从细胞周期同一阶段中的细胞上获得的表达数据结合起来。（来源：生物通 张迪）