《科学》杂志新发现：癌细胞通过逆转周期导致遗传物质出错

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细胞分裂是生命体内在的精密过程，它确保了遗传信息的稳定传递。然而，癌细胞却打破了这一规则，它们在进化过程中经历了染色体的倍增，这一现象与癌症的转移和预后不良紧密相关。

最近，《科学》杂志上的一项研究为我们揭开了这一现象背后的机制。

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在正常的细胞周期中，细胞会经历DNA复制和有丝分裂，确保遗传信息的准确分配。然而，35%~40%的肿瘤在发展过程中会出现染色体倍增，即细胞含有46对染色体。这种现象如何形成，一直是科学家们探索的难题。

约翰·霍普金斯大学医学院的研究团队发现了一条全新的通路，它可以逆转细胞周期，导致部分细胞经历第二轮DNA复制，从而引起染色体倍增。研究团队通过开发新的生物传感器，对单个细胞的活动进行检测，特别关注了细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的活性。

通过抑制CDK4/6实现染色体倍增的机制

在化学药物、紫外线辐射等环境应激的作用下，G2期细胞的CDK4和CDK6活性下降，导致细胞退出G2期并再次进入G1阶段。当应激消失后，这些已经完成了DNA复制的细胞重新开始细胞周期，进行了第二次DNA复制，最终生成染色体数量加倍的子细胞。研究还发现，丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和应激活化蛋白激酶（SAPK）在这一过程中起到了关键作用。

这项研究不仅揭示了CDK4/6在细胞周期中的新作用，还提出了CDK抑制剂可能诱导癌细胞再次进行DNA复制，从而产生耐药性或影响治疗效果的可能性。未来的研究可能会寻找避免APC过早激活的药物，以阻止癌细胞再次复制其基因组。

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这项研究首次发现CDK4/6的活性不仅在G1到S期的过渡中起作用，还促使细胞退出G2期并进行第二轮DNA复制。研究者警告，这些发现可能意味着CDK抑制剂可能促使癌细胞重新进行DNA复制，这可能导致对治疗的抵抗或降低治疗效果。未来的研究可能会寻找避免APC过早激活的药物，以防止癌细胞再次复制其基因组。

通过深入探索癌细胞的染色体倍增机制，科学家们希望能够开发出更有效的治疗策略，对抗这一复杂的疾病。

参考

Connor McKenney et al, CDK4/6 activity is required during G2 arrest to prevent stress-induced endoreplication, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adi2421