PNAS 促進癌癥的端粒酶也能保護健康細胞

馬里蘭大學和美國國立衛生研究院的新研究揭示了端粒酶的新作用。端粒酶在正常組織中**已知的作用是保護某些定期分裂的細胞，如胚胎細胞、精子細胞、成體干細胞和免疫細胞。科學家們認為，端粒酶在所有其他細胞中都是關閉的，除了在惡性腫瘤中，端粒酶可以促進細胞無限分裂。

這項新研究發現，端粒酶在正常成年細胞衰老過程中的一個臨界點會重新激活。就在細胞死亡之前，端粒酶的爆發減緩了細胞衰老的壓力，減緩了衰老的進程，減少了可能導致癌癥的DNA損傷。這項研究發表在2019年9月2日的《美國國家科學院院刊》（PNAS）上，題為"Transient induction of telomerase expression mediates senescence and reduces tumorigenesis in primary fibroblasts"。

"這項研究重塑了目前對端粒酶在正常細胞中的功能的理解，"該研究的高級作者、UMD細胞生物學和分子遺傳學副教授Kan Cao說道。"我們的研究**表明，端粒酶在成年細胞中除了促進腫瘤形成外，還有其他作用。我們現在可以說，端粒酶在細胞生命周期的關鍵時刻被調控激活，發揮著重要作用。"

端粒酶可以阻止端粒的縮短，端粒是細胞染色體末端的一種特殊的DNA蛋白結構，可以保護染色體不受損傷。端粒酶在胚胎發育和干細胞分化過程中起著至關重要的作用。在正常的成年細胞中，端粒酶被關閉，端粒隨著每一次細胞分裂而縮短，直到達到一個臨界長度。在臨界的端粒長度，細胞停止分裂，死亡或經歷DNA損傷，可能導致惡性腫瘤。

在這項新研究之前，科學家們認為端粒酶在大多數成年細胞中的表達只能導致無限的細胞分裂，就像癌癥腫瘤那樣。

cao和她的同事們在實驗室中觀察到端粒縮短的同胞小鼠之間的巨大差異，他們懷疑端粒酶可能在成年細胞中起作用。這些小鼠是野生型小鼠和轉基因小鼠的后代，這些小鼠經過許多代的繁殖，沒有能力產生端粒酶。所有的兄弟姐妹的端粒都異常短，但研究人員發現，沒有從野生型父母那里繼承產生端粒酶的基因的老鼠，壽命更短，組織萎縮，并患有自發性癌癥。

為了知道發生了什么，Cao和她的同事們比較了老鼠（兄弟姐妹）的皮膚細胞，發現雖然兩個細胞系都相對短的端粒，但來自端粒酶缺陷的老鼠細胞的不久就停止分裂且發生了更多的惡變。

更重要的是，研究人員發現，當非端粒酶缺陷小鼠的皮膚細胞接近臨界端粒長度時，它們自然會產生端粒酶的爆發，這減緩了端粒縮短的過程，并減少了可能導致癌癥的DNA損傷量。Cao教授說，這些結果表明，端粒酶在細胞壽命接近尾聲時表達，可以減輕衰老帶來的沖擊，導致細胞的逐漸死亡。

研究人員還發現，重新激活端粒酶缺失細胞中表達端粒酶的基因可以拯救它們，延長它們的分裂能力，減少DNA損傷。

為了驗證他們在小鼠身上觀察到的情況是否適用于人類，研究小組對人類皮膚細胞進行了實驗室研究。研究人員發現，人類細胞在接近臨界端粒長度時也會表達端粒酶。此外，無法表達端粒酶的人類皮膚細胞比表達端粒酶的皮膚細胞更快地達到臨界端粒長度，并顯示出明顯更多的DNA損傷。

Cao說，研究人員的下一步工作是找出端粒酶在細胞接近臨界端粒長度時是如何表達的，并探索端粒酶作為緩沖端粒縮短壓力的潛在機制。