分子机制研究套路（六）
基因组不稳定性
课题：A肿瘤的微卫星不稳定与染色体不稳定研究
1．概念介绍：
微卫星(microsatellite ,MS)是由1-6个核普酸组成，具有高度多态性的简单串联重复序列，广泛分布于整个基因组DNA序列中，复制过程中易于发生改变，人类基因组中最常见的微卫星序列是胞嘧啶和腺嘌呤的二聚体（CA），尽管微卫星序列在个体之间存在广泛的多态性，但在个体内部保持一定的稳定性，而且能在后代中保持遗传的稳定，因此微卫星序列是重要的遗传标志，可以作为遗传学研究的标志。微卫星不稳定性(MSI)是这些简单重复序列的改变，MSI只有在许多细胞都发生同样的改变才能被检测出，是肿瘤细胞克隆性增殖的一个指标。错配修复功能下降会引起DNA复制错误增加，导致MSI，目前研究表明MSI是错配修复基因失活的一个重要表型。MSI检测的方法较多，常用的检测方法有变性凝胶电泳、基因扫描、变性高效液相色谱分析等方法。基因扫描法将微卫星位点的PCR引物在一端进行荧光标记，然后扩增该微卫星位点，将PCR扩增产物在荧光毛细管中进行电泳，以基因扫描进行分析得出不同条带的碱基数，从而确定其大小，该方法的敏感性较高，可以高通量检测微卫星位点。
染色体是细胞遗传的物质基础，分子细胞遗传学研究表明大多数肿瘤细胞特别是实体瘤细胞在发生发展的过程中都存在染色体片段的非随机异常，表现为染色体数目或结构的改变，这些改变与原癌基因的扩增和抑癌基因的缺失密切相关。染色体不稳定(CIN)包括整条染色体的获得或缺失(非整倍体)、杂合性缺失、染色体易位、重排、基因扩增导致的染色体均染区、双微体等。
细胞核中DNA含量直接反映细胞核酸代谢水平和生长增殖活性，正常细胞核DNA的含量
比较稳定，多以二倍体形式出现，肿瘤细胞的DNA含量增高，多为非整倍体。测定细胞核DNA的含量可直接反映肿瘤细胞增殖状态，在判断肿瘤的恶性程度及预后方面有重要意义。2．研究思路：
2.1A肿瘤的微卫星不稳定（MSI）研究 (2)
2.1.1A肿瘤中MSI检出率 (2)
2.1.2A肿瘤的MSI与临床病理特征的关系 (3)
2.2A肿瘤的DNA倍体分析 (3)
2.2.1DNA倍体分析结果 (3)
2.2.2A肿瘤的DNA倍体分析与临床病理特征的关系 (3)
2.3比较基因组杂交（CGH）研究A肿瘤的染色体变异 (3)
2.3.1CGH分析结果 (3)
2.3.2染色体变异数与临床病理特征的关系 (3)
2.4染色体变异与DNA倍体的关系 (4)
2.5染色体变异与MSI的关系 (4)
2.1A肿瘤的微卫星不稳定（MSI）研究
2.1.1A肿瘤中MSI检出率
首先需要明确所研究肿瘤类型的微卫星敏感位点MSI-1和MSI-2（例如：单碱基重复序列BA T25和BAT26是检测散发性结直肠癌MSI高度敏感的位点），然后设计引物，并在引物上游或下游标记荧光染料，应用荧光标记多重PCR法扩增微卫星位点MSI-1和MSI-2，应用全自动DNA测序仪和Genescan3.1软件对A肿瘤进行MSI分析。
结果显示：N例A肿瘤患者中，MSI-1和MSI-2两个位点均阳性者＿例，MSI-H发生率为＿%；MSI-L发生率为＿%，其中MSI-1单位点阳性者＿例，MSI-2单位点阳性者＿例；两
个位点均阴性者＿例，MSS发生率为＿%。
2.1.2A肿瘤的MSI与临床病理特征的关系
考察A肿瘤中MSI-H、MSI-L和MSS组别在性别、年龄、组织类型、分化程度、肿瘤浸润深度、淋巴结转移、远处转移等方面是否有统计学差异。
2.2A肿瘤的DNA倍体分析
2.2.1DNA倍体分析结果
通过流式细胞仪分析＿例A肿瘤标本中，二倍体为＿例，占＿%；异倍体为＿例，
比例为＿%。
2.2.2A肿瘤的DNA倍体分析与临床病理特征的关系
结果显示，A肿瘤的DNA倍体与患者的性别、年龄及组织学类型无明显相关性。低分化癌异倍体发生率高于高、中分化癌，但均未达到统计学差异(P>0.05)。DNA倍体与患者的TNM 分期有密切关系，分期越高，异倍体的比例越高，统计学有显著差异。
2.3比较基因组杂交（CGH）研究A肿瘤的染色体变异
2.3.1CGH分析结果
在CGH检测的＿例A肿瘤中，所有病例均有不同程度的染色体臂发生扩增或丢失。＿例A 肿瘤中共有＿处染色体臂变化，其中＿处扩增和＿处丢失。平均每例变异数为＿，其中扩增数为＿，丢失数为＿，扩增数明显多/少于丢失数，其比例为＿。将＿例A肿瘤出现染色体异常的性质及区域定位总结于一张CGH概貌图，常见的染色体扩增区域(>20%)有: ＿，＿，＿等；常见的染色体丢失区域(>20%)有: ＿，＿，＿等。
2.3.2染色体变异数与临床病理特征的关系
TNM分期中111、IV期A肿瘤的染色体总变异数和扩增数、缺失数均高于I、
11期，两者差异有统计学意义。肿瘤部位、组织学类型、分化程度等与染色体总
变异数、扩增数和丢失数比较差异均无统计学意义。
常见的染色体扩增区域中＿区域与TNM分期有关，111、IV期A肿瘤＿区域扩增数
明显高于I、11期，＿区域、＿区域和＿区域与TNM分期无明显关系。常见缺失区域＿区域、＿区域和＿区域等与A肿瘤的临床分期间差异均无统计学意义
2.4染色体变异与DNA倍体的关系
＿例二倍体A肿瘤共有＿处染色体臂变化，其中＿处扩增和＿处缺失，平均每例染色体变异数为＿，扩增数为＿，缺失数为＿。＿例异倍体MSS的A肿瘤共有＿处染色体臂变化，其中＿处扩增和＿处缺失，平均每例染色体变异数为＿，扩增数为＿，缺失数为＿。二倍体与异倍体两者在染色体总变异数及缺失数上有显著差异。
二倍体常见的染色体扩增区域(>20%)有: ＿，＿，＿等；二倍体常见的染色体丢失区域(>20%)有: ＿，＿，＿等。异倍体常见的染色体扩增区域(>20%)有: ＿，＿，＿等；异倍体常见的染色体丢失区域(>20%)有: ＿，＿，＿等。
2.5染色体变异与MSI的关系
＿例MSI-H的A肿瘤共有＿处染色体臂变化，其中＿处扩增和＿处缺失，平均每例染色体变异数为＿，扩增数为＿，缺失数为＿。＿例MSS的A肿瘤共有＿处染色体臂变化，其中＿处扩增和＿处缺失，平均每例染色体变异数为＿，扩增数为＿，缺失数为＿。MSI-H与MSS两者在染色体总变异数及缺失数上有显著差异。
MSI-H常见的染色体扩增区域(>20%)有: ＿，＿，＿等；MSI-H常见的染色体丢失区域(>20%)有: ＿，＿，＿等。MSS常见的染色体扩增区域(>20%)有: ＿，＿，＿等；MS S常见的染色体丢失区域(>20%)有: ＿，＿，＿等。
?综 述? 微卫星不稳定性的生物学意义 及其应用前景3 丁 一 童坦君(北京医科大学生物化学与分子生物学系,北京100083) 摘要 微卫星为遍布于人类基因组中的简单重复序列。在人群中,它们呈现高度多 态性,并且稳定遗传。微卫星的高度多态性是微卫星不稳定性的表现,它与错配修复 基因的缺陷有关。微卫星不稳定性已广泛应用于肿瘤学的研究,并依此提出了肿瘤 发生的“增变基因”途径。在遗传学、老年病学及其它一些生命科学,微卫星不稳定性 同样具有广泛的应用前景。 关键词 微卫星不稳定性;错配修复基因;增变基因 Microsatellite Instability:A Potential Tool for the study of Life Sciences DIN G Y i, TON G Tan2J un(Depart ment of B iochemist ry and Molecular B iology,Beiji ng Medi2 cal U niversity,Beijing100083) Abstract Microsatellites are simply repeated nucleotide sequences scattered throughout the human genome.They are highly polymorphic among human population and inherit2 ed in a stable manner.The microsatellite instability(M I)is highly polymorphic,which is associated with the defects in DNA mismatch repair genes.M I has been widely used by scientists to study the tumorigenesis.On the basis of their findings,a“mutator that mutates the other mutator”model for tumorigenesis has been proposed.M I is also a po2 tential tool for the study of genetics,aging and other life sciences. K ey w ords Microsatellite instability;Mismatch repair gene;Mutator 微卫星(microsatellites)遍布于人类基因组中,在动物及部分微生物基因组中也有存在。它们是由同一脱氧寡核苷酸重复串联而成,重复顺序为1～6bp,重复次数不超过60次,片段长度通常小于350bp,在人群中表现出高度的个体特异性,并且稳定遗传。人类基因组中包含数万个微卫星位点,由于它们一般处于可积累中性突变的非编码DNA区域,在人群中呈现高度多态性。 微卫星多态性是微卫星不稳定性(microsatellite instability,M I)的表现。微卫星多态性表现于同一微卫星位点在不同个体之间以及同一个体的正常组织与某些异常组织之间,微卫星位点的重复单位的数目不同。微卫星多态性的检测采用PCR方法。选择位于微卫星序列两 3 国家自然科学基金资助课题(39670806)
叶酸代谢与基因组稳定性 王晓会124120035 12生A 摘要：叶酸是人体DNA合成、氨基酸之间相互转化、血红白肾上腺索、胆碱、肌酸合成所必需的物质。叶酸为体内DNA合成、修复及甲基化所必需的微营养素，其缺乏可诱发DNA其代谢涉及DNA 合成及甲基化等重要生化过程，对维持人类遗传稳定性意义重大。 关键词：叶酸；人类基因组；稳定性 许多国内外实验室营养基因组学的研究发现，若干微量营养素能影响人类基因组的稳定性，这些微量营养素表现了对基因组的保护或损伤作用对基因组的健康有维护效应。 叶酸简介：叶酸(folic acid，FA)又称蝶酰谷氨酸，由喋啶核、对氨苯甲酸及谷氨酸三部分组成，是一种水溶性B族维生素。FA作为一类重要的微营养物质，对保持染色体正常染色体构像和DNA正常甲基化起到重要作用。FA具有众多的衍生化合物，包括蝶酰单谷氨酸、蝶酰多聚谷氨酸以及携带或不携带甲基的各种形式，所有这些FA的衍生分子统称folate(FL)植物或食品中的FL都以多聚蝶酰谷氨酸形式存在，被摄人体内后，大部分被还原为5．甲基四氢叶酸(5-methyltetrahydrofolate，5-methylTHF)，5-methylTHF是进入血液的主要FL。5-methylTHF进入细胞后通过一碳单位的若干传递过程，最后转变为四氢叶酸(tetrahydrofolate，，IHF)。 叶酸的代谢过程：叶酸主要涉及DNA合成和DNA甲基化两个重要的生物化学过程，一方面涉及尿嘧啶脱氧核苷酸(dUTP)到胸腺嘧啶脱氧核苷酸（dTTP）的合成。另一方面，通过同型半胱氨酸（HC）
合成甲硫氨酸（Met）、S-腺苷甲硫氨酸（SMA）的生化过程进而影响DNA甲基化。当叶酸缺乏时会导致dTTP合成受阻，dUTP积累并掺入DNA，可在继后的DNA修复和修复过程中诱发基因突变、DNA单双链断裂、染色体的断裂及等位基因稳定性下降事件；叶酸缺乏也可导致SAM合成受阻，降低整体DNA甲基化程度，甚至改变细胞中的特异性甲基化模式，从而改变基因表达方式，DNA甲基化水平的降低还可能导致着丝粒异染色质凝聚水平下降，从而在有丝分裂过程中引起某些染色体分离异常，形成非整倍体[1]。 FL进入叶酸循环后，所参与的一碳单位传递转移包括几个关键步骤：首先，一碳单位在2种不同氧化态(甲酸氧化态和甲醛氧化态)的4个位点进入叶酸循环(见图1)：携带甲酸氧化态一碳单位的FL通过5．formylTHF(5．甲酰四氢叶酸)、10．formyl，IHF(10一甲酰四氢叶酸)、5-formiminoTHF(5．亚胺甲基四氢叶酸)3个部位进入叶酸循环；携带甲醛氧化态一碳单位的FL通过5，10．methylene，IHF(亚甲基四氢叶酸，5，10一MnTHF)进入叶酸循环。携带一碳单位的FL进入叶酸循环以后，随即参与分子内一碳单位的传递与转换。5-formylTHF 及10一fomylTHF被转化为5，10．methenyl THF，后者随即被还原为5，10．MnTHF。亚甲基四氢叶酸还原酶将5，10。MnTHF还原为5一methylTHF，后者经甲硫氨酸合成酶催化转变为THF，以接受下一个碳单位[2]。
分子机制研究套路（六） 基因组不稳定性 课题：A肿瘤的微卫星不稳定与染色体不稳定研究 1．概念介绍： 微卫星(microsatellite,MS)是由1-6个核普酸组成，具有高度多态性的简单串联重复序列，广泛分布于整个基因组DNA序列中，复制过程中易于发生改变，人类基因组中最常见的微卫星序列是胞嘧啶和腺嘌呤的二聚体（CA），尽管微卫星序列在个体之间存在广泛的多态性，但在个体内部保持一定的稳定性，而且能在后代中保持遗传的稳定，因此微卫星序列是重要的遗传标志，可以作为遗传学研究的标志。微卫星不稳定性(MSI)是这些简单重复序列的改变，MSI只有在许多细胞都发生同样的改变才能被检测出，是肿瘤细胞克隆性增殖的一个指标。错配修复功能下降会引起DNA复制错误增加，导致MSI，目前研究表明MSI是错配修复基因失活的一个重要表型。MSI检测的方法较多，常用的检测方法有变性凝胶电泳、基因扫描、变性高效液相色谱分析等方法。基因扫描法将微卫星位点的PCR引物在一端进行荧光标记，然后扩增该微卫星位点，将PCR扩增产物在荧光毛细管中进行电泳，以基因扫描进行分析得出不同条带的碱基数，从而确定其大小，该方法的敏感性较高，可以高通量检测微卫星位点。 染色体是细胞遗传的物质基础，分子细胞遗传学研究表明大多数肿瘤细胞特别是实体瘤细胞在发生发展的过程中都存在染色体片段的非随机异常，表现为染色体数目或结构的改变，这些改变与原癌基因的扩增和抑癌基因的缺失密切相关。染色体不稳定(CIN)包括整条染色体的获得或缺失(非整倍体)、杂合性缺失、染色体易位、重排、基因扩增导致的染色体均染区、双微体等。 细胞核中DNA含量直接反映细胞核酸代谢水平和生长增殖活性，正常细胞核DNA的含量
生物医学工程与临床2011年1月第15卷第1期BME ＆Clin Med,January 2011,Vol．15,No．1 舒张功能的临床意义[J].中国超声医学杂志，2009，25（9）：877-880.] [6]Silverberg DS,Oksenberg A.Are sleep-related breathing disor -ders important contributing factors to the production of essential hypertension[J]?Curr Hypertens Rep,2001,3(3):209-215.[7]London GM,Guerin AP.Influence of arterial pulse and reflected waves on blood pressure and cardiac function[J].Am Heart J,1999,138(3Pt 2):220-224. [8]WANG Shu-bin,LI Chun-lei,DENG You-bin,et al .Study on c -arotid intima-media thickness,stiffness and their correlations in diabetic patients[J].Chinese Journal of Ultrasound in Medicine,2005,21(2):123-125.[王淑彬，黎春雷，邓又斌，等.糖尿病患 者颈动脉内中膜复合体厚度僵硬度的变化及其相关性的研究[J].中国超声医学杂志，2005，21（2）：123-125.] [9]Furumoto T,Fujii S,Saito N,et al .Relationships between brac -hial artery flow mediated dilation and carotid artery intimam - edia thickness in patients with suspected coronary artery disease[J].Jpn Heart J,2002,43(2):117-125. [10]Bots MI,Hose AW,Koudstaal PJ,et al .Common carotid intima-media thickness and risk of stroke and myocardial infarction:the Rotterdam Study[J].Stroke,1997,28(12):2442-2447.[11]LIU Yong-yi,SHEN Xiang,XU Ye,et al .Studies on ultrason -ography and Doppler velocity tracing of common carotid artery in obstructive sleep apnea hypopnea syndrome in a porcine mo -del [J].Medical Journal of Chinese People ’s Liberation Army,2007,32(6):578-580.[刘永义，沈翔，徐晔，等.阻塞性睡眠呼 吸暂停低通气综合征模型猪颈总动脉超声和多普勒流速曲线实验研究[J].解放军医学杂志，2007，32（6）：578-580.] [12]Almendros I,Montserrat JM,Torres M,et al .Changes in oxygen partial pressure of brain tissue in an animal model of obstructive apnea[J].Respir Res,2010,11(3):1-6. 比较基因组学揭示哺乳动物基因组脆性区域产生与消亡的过程 据Alekseyev MA 2010年11月30日[Genome Biol ，2010，11（11）：R117]报道，加州大学圣地亚哥分校的一项新生物信息学研究发现哺乳动物基因组的脆性区域经历了一个产生与消亡的过程。一直以来基因组脆性区域被认为在进化过程中发挥关键性的作用。新研究发现有助于研究人员在人类基因组中鉴别脆性区域，并可通过这一信息预测未来人类基因组的进化。 地球上每个物种的基因组结构都会随进化发生改变，人类也不例外。虽然还不知道人类基因组的下一个重大改变是什么，但研究人员采用的方法将有助于确定人类基因组可能发生变化的位点。 基因组脆性区域是基因组中的不稳定区域，脆性区域断裂可启动染色体重排、基因断裂、改变基因调控，在基因组进化和新物种的产生中发挥着关键性的作用。例如人类有23对染色体，而一些猿类却有24对染色体，这是因为猿类祖先在进化过程中基因组重排使得两条染色体发生融合而形成了人类的2号染色体。 逆转脆性断裂模型 2003年Pevzner 和加州大学圣地亚哥分校的数学系教授Tesler G 发现基因存在有一些“断裂区”，从而使其相对于基因组其他 区域更容易发生重排。他们的“脆性断裂模型”反驳了当时被广泛接受的“随机断裂模型”。尽管在过去的7年里，脆性断裂模型得到了许多研究的证实，然而研究人员仍无法获得人类基因组脆性区域的精确定位。 新研究发现为脆性断裂模型提供了最新的信息，研究人员将其命名为“逆转脆性断裂模型”。新研究结果证实在进化过程中脆性区域经历了一个产生和消亡的过程，并提供了一条确定人类基因组脆性区域定位的线索。 计算：找到脆性区域 在基因组中寻找脆性区域就好像要求你观察一副打乱的牌，然后尝试确定洗牌的次数。在观察基因组时，也许可以找到断裂点，然而要确定其是否是脆性区域，就必须确定在相同的基因组位置断裂次数超过了1次。研究人员通过分析现在存在的所有基因组来计算哪些区域发生了多次基因组震动。所谓重组的概念并不是仅适用于某一个时间点的某一个基因组，而是观察到多个基因组的相关性。在这次研究中研究人员采用了比较基因组学的方法。 值得注意的是虽然脆性区域有可能为各种不同的基因组共有，但大多数这样的共有脆性区域都存在于进化接近的基因组中。这表明任何特定基因组脆性区域有可能仅出现一段有限的时间。根据新提出的逆转脆性断裂模型学说，脆性区域都会经历一段产生和消亡的过程，因而有着有限的存在期。 逆转脆性断裂模型表明基因组重排更可能发生在近期发生过重排的位点，并且这些重排位点在千万年的时间里不断发生改变。因此研究人类的近亲———猩猩和其他灵长类动物的基因组重排将为寻找人类基因组脆性区域的当前位置提供最好的线索。 现在正热切等待获得来自基因组10k 计划灵长类基因组测序结果。在未来人类基因组重排最有可能发生在最近灵长类动物中发生断裂的位点。新的逆转脆性断裂模型将不仅有助于研究人员研究所有物种，并且可在个体水平上了解基因组重排。在未来，计算机科学家们希望利用相似的工具观察反复发生在个别癌症患者细胞内的染色体重排，并以此开发出新的癌症诊断技术和治疗药物。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ·信息动态· 27--
分子机制研究 基因组不稳定性 课题：A肿瘤的微卫星不稳定与染色体不稳定研究 1．概念介绍： 微卫星(microsatellite ,MS)是由1-6个核普酸组成，具有高度多态性的简单串联重复序列，广泛分布于整个基因组DNA序列中，复制过程中易于发生改变，人类基因组中最常见的微卫星序列是胞嘧啶和腺嘌呤的二聚体（CA），尽管微卫星序列在个体之间存在广泛的多态性，但在个体内部保持一定的稳定性，而且能在后代中保持遗传的稳定，因此微卫星序列是重要的遗传标志，可以作为遗传学研究的标志。微卫星不稳定性(MSI)是这些简单重复序列的改变，MSI只有在许多细胞都发生同样的改变才能被检测出，是肿瘤细胞克隆性增殖的一个指标。错配修复功能下降会引起DNA复制错误增加，导致MSI，目前研究表明MSI是错配修复基因失活的一个重要表型。MSI检测的方法较多，常用的检测方法有变性凝胶电泳、基因扫描、变性高效液相色谱分析等方法。基因扫描法将微卫星位点的PCR引物在一端进行荧光标记，然后扩增该微卫星位点，将PCR扩增产物在荧光毛细管中进行电泳，以基因扫描进行分析得出不同条带的碱基数，从而确定其大小，该方法的敏感性较高，可以高通量检测微卫星位点。 染色体是细胞遗传的物质基础，分子细胞遗传学研究表明大多数肿瘤细胞特别是实体瘤细胞在发生发展的过程中都存在染色体片段的非随机异常，表现为染色体数目或结构的改变，这些改变与原癌基因的扩增和抑癌基因的缺失密切相关。染色体不稳定(CIN)包括整条染色体的获得或缺失(非整倍体)、杂合性缺失、染色体易位、重排、基因扩增导致的染色体均染区、双微体等。 细胞核中DNA含量直接反映细胞核酸代谢水平和生长增殖活性，正常细胞核DNA的含量
简明回顾：人类干细胞中的基因组不稳定性：目前的情况及将来的挑战 ABSTRACT 人们已经认识到，基因组的不稳定性是基于干细胞的疗法进行扩展的最重要障碍之一。最近几年，不断积累的证据表明人类干细胞在体外培养条件下经历了多种生物学变化程序，包括染色体数量和结构上的异常，点突变端粒长度的变异，以及表观遗传上的不稳定。随着这一领域向前发展，对与人类基因组可塑性有关的风险因素的认识，非常有力地支持将广泛基因组筛查作为质控平台的一部分，以证明基于干细胞产品的安全性。本文中，我们做了一次及时而广泛的回顾，回顾这一领域的现状及正在出现的趋势，最终，强调了采用新调控标准的必要性，这种调控标准可以使治疗性应用的开发途径更为安全有效。 INTRODUCTION 再生医学的广阔天地为使用干细胞和/或其子代来替代被疾病损伤的组织带来了令人兴奋的前景，这种取代要么是通过细胞整合（移植成活）到目标组织中，以及/或者是利用细胞产生可溶性信号分子的能力。干细胞可以源自多种组织，也就是可以来自胚胎组织及成体组织。首先从胚球内侧细胞团中分离出了人类胚胎干细胞（hESCs）[1]，已知的是它自我更新的能力以及它的多能性，它可以产生胚胎的三个胚层（内胚层，中胚层，外胚层）能产生的所有细胞类型。hESCs为替换治疗，疾病建模，以及药物筛查带来了巨大的希望，但最近几年人们发现了相当多的关于染色体畸变的令人心烦意乱的数据，这些数据还伴有显著的伦理争议，它们妨碍了对这些细胞的研究及临床应用。2006年Takahashi与Yamanaka揭示了用异位共表达已知的转录因子将体细胞重编程为胚胎样状态的可行性[2]。这种方法避免了子宫外胚胎损伤，对获取这些被称为诱导性多能干细胞（iPSCs）的热情，一定程度上掩盖了与重编程过程相关的高突变率[3]。按现有的了解情况，hESCs和人iPSCs(hiPSCs)在基因，表观遗传，以及转录水平上有微妙的区别。不过，这种区别是意味深长的，或仅仅是，打个比方说，不同培养环境所造成的结果，这个问题还悬而未决。 此外，最近几年里，人类成体干细胞，比如造血干细胞（HSCs），间质干/基质细胞（MSCs），神经干细胞（NSCs），表皮干细胞或皮肤干细胞，在整个成年期的组织里不同的微环境中被发现，为能够支持组织的维持与再生的静止期祖细胞提供了另一种来源。这些多能干细胞中的某些类型，比如HSCs或MSCs，也可在新生组织中发现，比如胎盘或是脐带血。但是，如同在多能干细胞中的那样，不断出现的证据表明这些细胞在体外培养扩张期间，基因异常和转换表现出时间依赖性累积现象。 在这种情况下，非常值得注意的是，不考虑细胞类型，体外扩张期间的质量控制对干细胞治疗方面在临床上更安全地实施十分关键。欧洲药品管理局在其“对基于干细胞药物的反思”一文中强调了与操作步骤及多能细胞和体细胞培养有关的致癌潜能，并做了一份关于进行细胞遗传学分析以及评估参数的建议，这些评估参数包括端粒酶活性，增殖能力，以及衰老状态[4]。关于国际干细胞银行的提议要解决同样的议题[5]，它设想建立一个关于标准化优良操作的全球性网络，以便干细胞的存储与分配。在这件事上，美国食品与药品管理局（FDA）的失职情况还在不断恶化，越来越多的诊所往往在没有什么控制力的司法权下进行操作，并用一些未经证明的疗法来应对无数的病理情况（见[6]）。在某些例子中，缺乏健全
基因组不稳定与肿瘤 细胞有丝分裂时染色体分离错误导致子细胞中整条染色体非整倍体突变，或者DNA损伤引起染色体结构改变，造成的基因易位、缺失、反转、断裂等统称为基因组不稳定（genomic instability ）[1-2]。染色体不稳定导致某些基因的拷贝数增加或者缺失，改变细胞的命运。 有丝分裂检控点缺陷、中心体复制或者姐妹染色单体分裂错误等是染色体非整倍体突变形成的主要原因。整条染色体的不稳定性可能导致原癌基因的拷贝数增加、肿瘤抑制基因的缺失，使得细胞更容易适应周围环境的改变，最终形成肿瘤细胞[3-7]。细胞代谢异常或者外界因素如紫外照射等造成DNA损伤，当DNA 损伤应答和修复机制受损或缺陷时，会导致某些基因的突变或失活，进而导致细胞死亡或者成为肿瘤细胞[8-9]。 事实上所有肿瘤细胞都伴随基因组不稳定，比如2/3的人类肿瘤在细胞分裂过程中获得额外的或者丢失整条染色体[1]。肿瘤中染色体分离相关基因极少发生突变，此种突变主要与原癌基因诱导的有丝分裂相关[10]。原癌基因的激活与抑癌基因的失活直接或间接的影响了有丝分裂并调控了染色体的分离。如人类肿瘤通常高表达Ras，导致中心体复制，在有丝分裂后期形成多极纺锤体，染色体错误分配形成微核或双核细胞[11]。同样CDK4、Ras下游原癌基因、B-Raf异常表达都会导致基因组不稳定[12-14]。而肿瘤抑制基因Rb和P53的突变也通过影响中心体、染色体、纺锤体等导致有丝分裂异常[15-16]。DNA损伤修复相关功能或者DNA 损伤应答机制缺陷会造成染色体结构改变。如DNA损伤应答信号通路中的激酶ATM和CHK2功能缺陷会导致DNA损伤修复的缺失[2]。
抑癌基因BRCA1 突变与基因组不稳定性相关 在由抑癌基因BRCA1 蛋白缺失而引起的乳腺癌和卵巢癌案例中，“觉醒”的重复DNA序列结构凝聚在染色体区域可能会导致染色体不稳定--见P179页文。 Ashok R.Venkitaraman 在九十年代中期，研究者在研究中发现抑癌基因BRCA1的失活可使妇女对乳腺癌和卵巢癌极度易感。这一发现引发了一场研究BRCA1基因抑癌作用的热潮。其中一些着眼于这种蛋白修复DNA损伤的能力，其他则着眼于BRCA1对细胞周期检查点、转录和细胞增殖的调控，但直到现在，就这些不同的功能如何预防乳腺癌和卵巢癌尚无统一的理论。在本期的179页，Verma与他的同事们（Zhu 等人）发表了一篇报告，称取得了一项可能引发该方面研究突破的研究结果——抑癌基因BRCA1 蛋白质抑癌作用的基础，可能是由于该蛋白具有可以维持明显的染色体区段，同时将与之相关的蛋白质保持在凝聚状态（即结构异染色质）的生物活性。 这些染色体的着丝粒被一种由重复基因片段构成的被称为卫星重复序列(satillite DNA)(Fig. 1a)夹在中间。这些序列（包括与之相关的蛋白质）组成了一种被称为近心异染色质（pericentric heterochromatin）的结构异染色质。Zhu等人发现抑癌基因BRCA1 的缺失改变了该类异染色质的结构，使得这些平时不表达的染色体区域进行转录表达。需要特别指出的是在这个过程中，卫星重复序列的转录明显增加。 图1: 抑癌基因BRCA1缺失，卫星重 复序列转录与基因组不稳定性 a)Zhu 等人展示了抑癌基因BRCA1 基因促进泛素组蛋白组蛋白H2A （ubiquitinated（Ub）histone protein 组蛋白H2A）在近心异染色 质（pericentric heterochromatin） 上的富集,但到目前为止这一过程的 作用机理还不明确。 b)抑癌基因BRCA1的缺失触发了强 化过的卫星重复序列转录，而这些片 段正常情况下被核糖体环绕并且是 不表达的;同时，与之相伴的是Ub– 组蛋白H2A在结构异染色质含量的减 少。如果抑癌基因BRCA1 完全缺失那 么将会诱发随之而来的基因不稳定。 对抑癌基因BRCA1 基因发生突变而 产生而对乳腺癌和卵巢癌易感的杂 合子来说，这种抑制作用是否会发生 还是未知的。