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《Genome Research》:DNA成環損傷與HPV相關癌癥之間相關聯

日期:2014-04-18 09:21:54

 

根據最近一項利用全基因組策略和超級計算機系統的研究表明,異常的HPVlooping(成環)”可在人乳頭瘤病毒DNA插入位點引起宿主染色體的特殊損傷。這一研究結果最近發表在國際基因組研究權威刊物《基因組研究》(Genome Research)。

 

眾所周知,某些人類乳頭狀瘤病毒(HPV)株系可引起癌癥。目前,俄亥俄州立大學的研究人員已經確定了HPV引發癌癥發展的一種新方式——當病毒插入宿主細胞DNA時,它可通過破壞帶有重復循環的人類DNA序列,引發癌癥。

 

在世界范圍內,HPV每年可導致大約610,000例癌癥,所有癌癥病例的5%和幾乎所有的宮頸癌病例都可追溯到HPV。然而,這一過程背后的機制還沒有完全理解。

 

在這項研究中,研究人員使用俄亥俄州立大學超級計算機中心(OSC)系統的巨大計算能力,并利用IlluminaHiSeq 200010個細胞系的基因組DNA進行測序:2HPV16陽性的子宮頸癌細胞系,5HPV16陽性的頭頸部鱗狀細胞癌(HNSCC)細胞,以及3個無HPVHNSCC細胞。

 

本文共同資深作者、俄亥俄州立大學綜合癌癥中心- Arthur G. James癌癥醫院和Richard J. Solove研究所(OSUCCC James)的分子病毒學、免疫學和醫學遺傳學助理教授David Symer博士稱:“我們的測序數據生動詳細地顯示,HPV可以在病毒插入位點破壞宿主細胞的基因和染色體。”

 

他指出:“HPV就像一股襲擊基因組的龍卷風,破壞和重排附近宿主細胞的基因。這可能導致在某些情況下,致癌基因的過度表達,在其他情況下,也可以破壞保護性的腫瘤抑制基因。這兩種損傷都可能促進癌癥的發展。”

 

這項研究的第一作者、OSUCCCJames分子病毒學、免疫學和醫學遺傳學助理教授Keiko Akagi博士,利用OSCHP-built Intel Xeon cluster的計算能力。Oakley Cluster8300+核為研究人員提供了154個浮點運算的最佳表現——每秒進行154萬億次計算,OSCMass Storage System為他們提供了超過2千萬億字節的存儲。

 

本文共同資深作者、OSUCCC James癌癥研究主席、醫學、流行病學和耳鼻喉學教授Maura Gillison博士指出:“我們觀察到,在HPV插入基因組的部位,宿主細胞的基因組片段被刪除、重新排列或數量增加。宿主基因中的這些顯著變化,是伴隨著宿主細胞中HPV拷貝數增加而出現的,從而也提高了病毒E6E7這兩個促癌基因的表達。”

 

HPV的致癌類型可產生兩種病毒蛋白E6E7,它們對于癌癥的發展必不可少,但是單獨一個并不足以引發癌癥。宿主細胞基因中的額外變化,是癌癥發展所必需的,不穩定的循環可能發揮重要的作用;基因組不穩定性是人類癌癥的一個標志,包括HPV病毒。

 

Symer指出:“我們的研究揭示了關于在癌癥‘游戲結束’時HPV發生了什么的有趣信息。總的來說,我們的研究結果進一步揭示出,從最初的病毒感染到HPV相關癌癥發展中關鍵的災難性步驟。”

 


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