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科学家首次揭示生物钟紊乱与结直肠癌之间的机制联系
众所周知,昼夜节律是一种内源性计时系统(生物钟),以约24小时为一个周期,控制着机体一系列生物过程,包括激素分泌、代谢循环和免疫保护,同时诱导着我们充满节奏的自然行为,如睡眠/唤醒周期、吃饭等。
然而,在如今这个昼夜模糊的现代社会,人类健康和幸福面临诸多挑战,尤其是对年轻人而言,那些被认为是司空见惯的行为,如长时间暴露在人造光下、熬夜不睡和倒时差,已经严重破坏了生物钟。与此同时,越来越多的研究证实,生物钟紊乱与脂肪肝、心脏病、2型糖尿病和慢性肠胃炎等疾病的发展有关。不仅如此,生物钟可能还在结直肠癌的发展中发挥了积极作用。
结直肠癌(CRC)是对初始在结肠或直肠部位的组织发展形成的癌症统称。它是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一。多发于50岁以上人群。
近几年来,年轻人群中结直肠癌的发病率出现了惊人的上升趋势。近10%的患者年龄在50岁以下,而且这一趋势还在稳步上升。饮食习惯和生活方式等因素是结直肠癌的已知风险因素。然而,破坏生物钟的行为驱动结直肠癌的潜在分子机制还是一个谜。
北京时间8月11日,发表在《Science Advances》上的一项最新研究中,来自加州大学欧文分校的研究团队通过用一种新的基因工程小鼠模型和人类患者衍生的类器官,首次揭示了生物钟如何影响细胞生长、代谢和肿瘤进展。该研究证明了生物钟紊乱与结直肠癌之间存在先前未知的机制联系,这对于预防癌症发病年轻化具有重要意义。
此前已有研究确定了在正常肠上皮细胞中存在一种交叉调节信号,即将Wnt信号通路与时钟基因联系起来。在肠道干细胞和祖细胞以及肠道的某些分化细胞中都有时钟基因的的表达。
研究人员表示,APC突变也与关键致癌途径的第二次“命中”有关,包括Kras、Braf、p53和Smad4。这些突变共同促进了疾病进展。
他们发现,类器官的数字聚合酶链反应(dPCR)和全外显子组测序显示,肠道Bmal1的破坏加速了APC点突变、缺失和杂合性丢失(LOH)事件,进而异常激活Wnt信号通路以驱动类器官的形成和增殖。
最后,研究人员利用了癌症基因组图谱中512例结直肠癌患者的转录组数据,发现时钟基因和Wnt信号通路之间的差异性可以显著预测结直肠癌患者的存活率。