干细胞、衰老与癌症三者之间有什么联系呢?一个生物体的健康得益于一个良好的维护系统。器官的正常运作和环境暴露所造成的组织损害,都需要不断进行修复和维护。
虽然我们已经知道器官中的干细胞在此过程中发挥着关键作用,但当修复失败时,机体生物年龄(衰老)会加速,对于这个过程目前还没有很好的理解。近日,西班牙国家癌症研究中心(CNIO)研究人员发现了组织维护机制中的关键基因之一。
这项研究发表在Cell Reports杂志上。尽管衰老、干细胞和癌症之间是相互关联的,但其中的关联机制还没有被明确了解,新研究为解答上述谜题或许带来了新的答案。本研究的重点是基因Sox4,Sox4在胚胎发育过程中表达,它有利于例如胰腺,骨和心脏,以及淋巴细胞的分化。也以一个非常有限的方式在成人有机体中活跃表达,且主要局限于一些干细胞中。
此外,当Sox4发生故障,Sox4变成致癌基因。几乎在所有癌症患者中都有高表达的Sox4,Sox4促进细胞增殖,减少凋亡,其还在转移中起作用。
Sox4只表达在成人有机体某些细胞中,而且Sox4高表达有利于癌症的发展,这就显示Sox4是一个强大的基因,如果它没有被适当调控(失调),就会具有严重后果。
更深入研究Sox4在成年生物体中的作用不是一件容易的事,因为Sox4消除会导致小鼠出生前死亡。因此研究人员构建出Sox4水平比正常低的小鼠。这些小鼠能够生存,是有生育能力的,但是这些小鼠有几个特点:它们的身体比正常个体小,更早衰老且不会罹患癌症。相反,它们患上与年龄有关的其他疾病。
研究人员表示: Sox4表达减少的小鼠早早就失去了组织稳态,端粒也较短,因此小鼠衰老加速。作为结果,小鼠出现了一些与衰老相关的疾病,且具有抗癌能力。例如,Sox4缺陷型小鼠骨再生现象不明显,有骨质疏松症,这表明该基因在骨组织维护中是重要的。但干细胞是否在Sox4水平降低后所导致的上述这些后果中的扮演关键角色?为此,研究者创造了毛囊干细胞Sox4基因完全失活的小鼠(毛囊干细胞负责表皮再生)。结果在这些小鼠中,皮肤修复机制没有正常运作,皮肤出现过早老化,但小鼠没有患上皮肤癌。
尚未解决的一大疑问是:为什么这些小鼠不太可能有癌症?一种可能的解释是,由于Sox4的缺失,干细胞活性降低,这不仅减慢了组织再生速度,同时也是一种抑癌机制。
论文合著者Maria Blasco说:这将意味着癌症的起源与组织再生错误有关,如果再生减少,癌症也会减少。但不利的一面是,组织更新减少也会导致衰老加剧。由于这是一个复杂的平衡过程,我们需要通过更多的研究来理解。
现在干细胞和再生医学的研究已经成为了生命科学中最为关注的领域。通过干细胞治疗各种疾病的手段在日趋成熟。在不久的将来,干细胞治疗将会在疾病治疗和生物医药等领域产生很大的成果,这也将是对传统医疗手段和医疗观念的一场重大革命。