上下游联动检测系统揭示细胞周期依赖性端粒酶活性表达

IMAGE: 基于AIEgens的荧光检测系统用于分析不同细胞周期端粒酶活性及其上游mRNA表达 view more 

Credit: @Science China Press

据世界卫生组织报道，癌症患者如果能早期发现，治愈率可达80%。因此，发展和实现细胞内肿瘤标志物的高灵敏检测，对肿瘤疾病的早期诊断具有重要意义。自2009年端粒和端粒酶的发现被授予诺贝尔以来，端粒酶的研究引起人们的广泛关注。一般情况下，端粒酶的活性在正常人体组织中是被抑制的，但在约90%的癌细胞中会被重新激活。大多数肿瘤细胞能够在细胞分裂期（S期）维持细胞分裂过程中端粒的长度和稳定性，从而维持肿瘤细胞的永生化。因此，端粒酶可以作为癌症鉴定的重要标志物。

传统的端粒酶活性检测方法有直接检测(端粒重复序列延伸法)和间接检测法(检测TERT的mRNA或蛋白表达)，但这些端粒酶活性检测方法都是基于整体细胞水平进行的，忽略了细胞周期的异质性行为，这就可能会影响到检测结果的准确性。因为细胞周期是一个复杂的调节网络，有助于平衡细胞内各种生物大分子的合成，组装和相互作用。因此，为了探究细胞周期的异质性行为是否会影响端粒酶的准确检测结果。近日，中国地质大学(武汉)娄筱叮团队在《国家科学评论》（National Science Review, NSR）发表研究论文，通过聚集诱导发光分子的双生物传感系统对不同细胞周期中端粒酶活性表达水平做了系统检测，并结合TRAP和qPCR的分析方法进行了验证。

研究表明，将肿瘤细胞诱导得到不同细胞周期状态细胞，其端粒酶活性水平从G0/G1、G1/S期逐渐升高，S期时端粒酶活性最强。相比之下，G2/M期癌细胞端粒酶活性较低。将不同细胞周期的肿瘤细胞期端粒酶活性与正常细胞活性进行对比时，G2/M期肿瘤细胞与正常细胞表达水平相当 (见图一)。另外，与正常组织相比，恶性肿瘤样品显示出明显的荧光信号。

作者通过对比不同细胞周期的转录组学数据，分析一些具有代表性的肿瘤生物标志物表达水平，结果发现这些肿瘤标志物的表达也是随细胞周期的变化而产生变化的。其中CA9、TK1和EGFR等生物标志物在S早期的表达更为丰富。

该研究结果提示我们分周期检测肿瘤标志物的重要性，精准的肿瘤标志物分析，应考虑到细胞周期的影响。这为进一步推进癌症的早期精准诊断和治疗等研究提供了新的思路。此项工作得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金委、湖北省自然科学基金和博后基金的支持。