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PNAS:诊断癌症、糖尿病从濒死细胞入手

2016/03/16 来源:生物通/何嫱
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导读
在有320名患者和对照者参与的一系列实验中,研究人员开发出了一种可以高度敏感和特异的方式检测多种病理过程,包括糖尿病、癌症、外伤和神经退行性变的血液测试方法。这种新方法是根据濒死细胞释放的循环DNA的甲基化模式来推测特定组织中的细胞死亡。


在有320名患者和对照者参与的一系列实验中,研究人员开发出了一种可以高度敏感和特异的方式检测多种病理过程,包括糖尿病、癌症、外伤和神经退行性变的血液测试方法。这种新方法是根据濒死细胞释放的循环DNA的甲基化模式来推测特定组织中的细胞死亡。

他们的研究结果报告在发表于《美国科学院院刊》(PNAS)杂志上的一篇新论文中。这项研究是由耶路撒冷希伯来大学RuthShemer博士和Yuval Dor教授,及Hadassah医学中心的Benjamin Glaser教授领导的一个国际研究小组所完成。

细胞死亡是健康和疾病状态下人类生物学的一个重要特征。它可以预示病理早期阶段(例如形成中的肿瘤或自身免疫疾病/神经退行性疾病的开始),标志疾病进展,反映治疗的成功(如抗癌药物),鉴别治疗意外的毒性作用等等。然而直到现在,都不大可能在特定人类组织中非侵入性地检测细胞死亡。

新的血液测试通过组合两个重要生物学原理可检测一些特定组织中的细胞死亡。第一,濒死细胞将碎片DNA释放到了血液循环中,在那里这些DNA短时间地移动。尽管数十年前就已经知道了这一事实,然而由于机体所有细胞的DNA序列都是相同的,不大可能确定循环DNA的起源组织,简单检测循环DNA量只有非常有限的用途。

第二个原理是,每种细胞类型的DNA都携带着称作为甲基化的(methylation)独特化学修饰。

在同一类型的不同细胞间和一些个体间,影响细胞身份(它们表达的基因)的DNA甲基化模式是相似的,并在健康和疾病状况下保持稳定。例如胰腺细胞的DNA甲基化模式不同于机体其他细胞类型的DNA甲基化模式。

研究人员鉴别出了多个以组织特异性方式甲基化的DNA序列,其可以充当来自每种组织DNA的检测生物标记物。他们随后开发出了一种方法检测血液中循环DNA的这些甲基化模式,证实它可用于鉴别不同人类病理过程循环DNA的起源,并作为特异组织中细胞死亡的指征。他们发现了新发病的I型糖尿病患者血液中β胰腺细胞死亡,复发的多发性硬化症患者少突胶质细胞死亡,外伤或缺血性脑损伤后患者脑细胞死亡,及胰腺癌或胰腺炎患者外分泌胰腺细胞死亡的的证据。

论文的主要作者以、希伯来大学的DNA甲基化专家Ruth Shemer博士说:“我们的研究证实可以在人类中检测循环DNA的组织起源。这代表了在特异组织中灵敏检测细胞死亡的一种新方法及一种令人兴奋的诊断医学方法。”

可以采用这种方法来鉴别来自机体所有细胞类型的cfDNA,为监测和诊断广谱的人类病理过程,及更好地认识正常组织动态提供了一个微创窗口。

“从长远来看,我们预想会有一种新的血液测试方法,甚至无需预先猜测特异器官的疾病,就能敏感地检测组织损伤。我们相信这样的工具将在诊断医学和人类生物学研究中具有广泛用途,”研究的主要作者、Hadassah医学中心内分泌科主任Benjamin Glaser教授说。

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