悉尼的一个科学家小组在端粒生物学上取得了突破性的发现，这对从癌症到衰老和心脏病的各种疾病都有意义。该研究项目由威斯米德儿童医学研究所(CMRI)基因组完整性单位负责人托尼·塞萨尔博士领导，他与来自CMRI的科学家以及新南威尔士大学悉尼分校的凯瑟琳娜·戈斯合作。
端粒是每个人类染色体末端的DNA片段。随着年龄的增长，端粒长度自然减少。终其一生，端粒缩短指示老化细胞停止分裂。
这通常是阻止癌症的关键障碍。然而，一些人出生时端粒异常短，并患有骨髓衰竭、肺纤维化和癌症高发率。端粒长度也是疾病风险的重要标志，如癌症、心脏病和糖尿病。
端粒缩短导致染色体末端类似于断裂的DNA。然而，端粒随着年龄的增长从健康转变为不健康的原因仍然是个谜。这项研究发现了潜在的原因。
“我们知道端粒可以调节细胞老化，但我们的新数据解释了导致端粒不健康的诱因，”塞萨尔博士说。端粒通常形成一个环状结构，染色体末端被隐藏。我们发现，当端粒环展开时，染色体末端就会暴露出来，细胞会将其视为破损的DNA。
Cesare博士进一步解释说：“端粒长度并不重要，重要的是端粒结构。”端粒循环会因为端粒变短而更难形成。
此外，研究小组还发现，端粒在某些化学治疗药物的作用下也能改变结构，这些药物有助于杀死癌细胞。
这项研究的结果也证明了技术进步在研究领域的重要性。Cesare博士在2002年攻读博士学位时，首次提出了端粒环的理论。然而，当时还没有一种技术可以用显微镜很容易地观察端粒环。
然而，获得2014年诺贝尔化学奖的超分辨显微镜技术的出现，使得用显微镜观察端粒循环成为可能。为了完成这项研究，研究小组在悉尼的四个研究机构使用了超分辨率显微镜，并在澳大利亚购买了第一个Airyscan超级分辨率显微镜。
“这项技术能让我们看到比过去多10倍的细节，”塞萨尔博士说。“我们可以突破光的物理极限，看到端粒环结构。”为了完成这个项目，研究小组将这项突破性的技术与模拟细胞衰老的强大遗传模型结合起来。
“我们是世界上第二组使用超分辨率显微镜观察端粒环的人，也是第一批确定其功能的人。”我们花了四年半的时间完成这个项目。这是一项巨大的努力，五年前我认为是不可能的。
“我们已经证明，我们需要了解的不仅仅是端粒长度，而是端粒结构和端粒健康。”下一步是问，我们能把人类健康和端粒健康联系起来吗？我们的研究表明这个故事不仅仅是测量端粒长度。
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责任编辑：邹林梅
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