《eLife》：明星抑癌基因p53如何發揮作用？

　　p53為腫瘤抑制蛋白（也稱為p53蛋白或p53腫瘤蛋白），屬于最早發現的腫瘤抑制基因（或抑癌基因）之一。p53蛋白能調節細胞周期和避免細胞癌變發生。因此，p53蛋白被稱為基因組守護者。總而言之，其角色為保持基因組的穩定性，避免突變發生。在遏制腫瘤細胞生長、DNA修復、以及細胞程序化死亡等方面扮演著十分重要的角色。通常50%以上的癌癥病人中p53基因發生了突變。

　　最近，美國科羅拉多大學（UC）癌癥中心和科羅拉多大學博爾德分校的科學家們，使用一種新技術，通過確定p53調控其他什么基因，梳理出p53基因如何能抑制腫瘤。相關研究結果于2014年5月27日發表在國際生命科學領域的頂尖雜志《eLife》，描述了由p53直接調控的幾十個新基因。

　　該論文的作者稱，進一步的研究可以探究：這些基因中有哪一些是p53抑癌作用所必需的基因？癌癥細胞如何規避p53激活的這些基因？醫生如何能減緩癌細胞免于遺傳學抑制而保持安全的能力。

　　從1979年發現至今，p53基因已經被詳盡的研究過，在30多年的研究中，以p53基因為主題發表的論文有50,000多篇。p53自發現以來就與癌癥結下了不解之緣，這個人類腫瘤中突變最頻繁的單個基因能通過促進細胞老化來防止細胞癌變，通常情況下發生突變或有危險的細胞會收到信號讓其停止生長或死亡，但缺乏p53的細胞會無視這些信號。

　　因此，所有癌癥都要應對p53的抗腫瘤作用。一般來說，癌細胞有兩種方式應對其抗腫瘤作用：通過直接使p53基因產生突變，或通過產生一種稱為MDM2的蛋白質，這種蛋白能阻止p53發揮功能。

　　在這項研究中，研究人員探討的是第二種策略：癌細胞通過產生MDM2蛋白質來阻斷p53的功能。研究人員推斷，用一種MDM2抑制劑治療患者，應該能夠使p53重新開始其抗癌活性。

　　CU癌癥中心研究人員、CU博爾德分校分子、細胞和發育生物學副教授Joaquín Espinosa指出：“MDM2抑制劑，已經通過第一階段的人體試驗，可有效地激活p53，但只能殺死約20分之一的腫瘤。問題是為什么？在這些癌癥細胞中發生了什么，從而使它們能夠逃避p53的作用？”

　　Espinosa稱，答案在于該基因的“下游”影響。P53基因單獨不會對癌癥起作用。相反，它是一個主開關，會發動許多導致癌細胞摧毀的遺傳學事件。直到現在，我們都還不清楚到底是哪些基因直接由p53激活。

　　關于p53作用的知識不夠完整，并不是因為缺乏研究興趣。研究人員已經發表了成千上萬的論文，探究p53的靶標，事實上，許多遺傳靶標在以前是已知的。大多數這些研究，是通過測量RNA的水平，來確定遺傳學靶標。

　　當一個基因被激活時，它會制造一種蛋白質。但是在基因及其蛋白質產物之間，是RNA可測量的一步——基因特異性RNA越多，被運送至細胞制造中心的基因信息藍圖就越多，最終產生更多的蛋白質。研究人員往往通過測量RNA，來探究哪些基因正在被其他基因打開或關閉。

　　Espinosa稱：“但問題是，測量總的RNA水平，就好比看一個裝滿水的巨大水桶——你看得到水，但是你真正并不知道它來自哪里。想象一下，你正在把水滴入這個水桶——這需要很長一段時間才能在總水位水平上產生一個可測量的變化。”

　　同時，很難用傳統的方法來判斷：增加的RNA是否是一個基因的直接效應，或者桶里更多的RNA是否是兩或三步去除信號的產物。P53 基因可能會激活另外一個基因，該基因又激活另一個，如此直至很遠的下游結果是RNA增加。

　　Espinosa稱：“相反，為了測量p53的直接遺傳靶標，我們測量的不是桶里的水，而是往桶里滴水的水龍頭。”

　　他們使用的技術被稱為GRO-Seq（或總的運行測序），它檢測的是正在產生的新RNA，而不是總RNA水平。Espinosa介紹說：“世界各地的許多研究小組，已經獲得了癌細胞，用MDM2抑制劑處理它們，然后要等待很久，以探究哪個基因被打開，而且并不嚴密。GRO-Seq可讓我們在幾分鐘之內做到這一切，而得到大量結果。”

　　這一技術也產生了驚人數量的數據。這是因為，在p53激活之前和之后，需要計算成千上萬個RNA分子。所以，實驗需要設計運算法則——用于解決問題的指令集，來分類數據，計算機生物學家通過操縱超級計算機來達到這些目的。

　　Espinosa與CU博爾德分校BioFrontiers研究所的計算生物學家Robin Dowell合作。他們共同指導博士后研究人員Mary Allen，她既能做分子生物學方面的工作，也能做計算機方面的工作。Dowell稱：“數據收集花了一年的時間，計算機分析花了一年半的時間。”這些結果幫助科學家們確定了p53直接調控的幾十個新基因，這可能會帶來未來的抗癌策略。

　　GRO-Seq技術也有其他深遠的應用。例如，Dowell實驗室計劃尋找一種RNA，這種RNA的合成，因唐氏綜合征患者21號染色體的三分之一拷貝而發生改變。