波士顿儿童医院的Charles Kaufman表示日本水俣病事件

——研究人员开发出了一种能观测斑马鱼黑色素瘤起源的可视化新技术日本水俣病事件，为了解癌症的起源提出新观点

生物通报道：许多细胞都包含有癌症相关的基因，但是它们却永远不会变成肿瘤，这到底是为什么呢？近期来自波士顿儿童医院的研究人员利用一种荧光报告基因解析了为何细胞会被激活进入类似干细胞的基因表达模式，这种新型可视化技术为了解癌症的起源提供了新工具。

发表期刊：这一研究成果公布在1月29日的Science杂志上。

简介与评论：

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文章作者，波士顿儿童医院的Charles Kaufman表示，“癌症的一个未解之谜就在于体内的一些细胞为什么已经出现了癌症中可见的突变，但是其行为却完全不像是癌细胞。我们发现癌症的最开始是在一个促癌基因被激活，或者一个抑癌基因丢失之后发生的，这其中包含有单个细胞退回到干细胞状态这样一个变化过程。”

研究人员聚集于一种脊椎动物基因：crestin，这种基因正常情况下只在神经祖细胞(neural progenitor cells)中表达，神经祖细胞会在胚胎发生过程中分化成多个其它类型细胞，不过crestin也会在黑色素瘤肿瘤细胞中表达，因此可以作为癌症发生的一个明显标记物。

研究人员将一个crestin荧光报告基因注入到携带黑色素瘤基因突变的透明斑马鱼中，从而能观测到癌变前细胞激活基因表达类干细胞模式的那一瞬间。

“每次我们都会在斑马鱼上看到一个绿色的点，”文章的另外一位作者，波士顿儿童医院的Leonard Zon说，“当我们跟踪这些点时，就会发现它们都会变成肿瘤。”

“这是这一研究领域的一大重要进展，”美国桑福德-伯纳姆医学研究所所长Ze’ev Ronai表示，“研究人员提出了强有力的证据，证明了这一路径是正确的。”

目前研究组成员正尝试了解这一路径中基因表达的调控开关，同时Dana-Farber癌症研究所的Kornelia Polyak 也表示这将有助于研发黑色素瘤靶向药物。

她说，“到底是什么刺激令百万细胞中的那个细胞发生了癌变呢？是什么促发了它，又为什么发生率如此低呢？这是如何发生的呢？”

基本原理：

大多数良性痣中都携带一种称为BRAFV600E的突变，但很少会转变成黑色素瘤。在这项研究中，研究人员采用了一种携带人体BRAFV600E突变的斑马鱼黑色素瘤模型，这种突变是由黑色素瘤特异性mitfa启动子驱动的。由于斑马鱼中缺少抑癌基因p53，因此会在数个月时间里生长出黑色素瘤来。

斑马鱼的crestin基因会在胚胎发育时期由神经祖细胞表达，而且会在黑色素瘤肿瘤中再次特异性表达，从而使这种斑马鱼模型成为了追踪黑色素瘤起源发生的最理想模型之一。

研究结果：

研究人员对活体斑马鱼进行实时成像，追踪黑色素瘤的发生，他们研发了一种crestin：EGFP报告基因，在crestin基因开启时，单个细胞会发出绿色荧光，这样就能激活干细胞基因表达，这种特殊的程序按道理是在胚胎发育后就关闭了，但是在黑色素瘤细胞中会重启开启。

研究人员发现在斑马鱼胚胎发育期间，crestin等被激活基因都是以同样的方式被打开的，也就是说当癌基因被激活或抑癌基因缺失时，正常组织会开始准备转变成癌组织，但只有当组织中的某个细胞退回到胚胎发育阶段，开始基因表达，才会癌变。

结论：

这项研究采用了特殊的斑马鱼黑色素瘤模型，以及体内NCP报告基因，深入解析了癌细胞从最开始的整个过程，表明了NCP状态重现在黑色素瘤开始阶段的重要作用。因此癌症发生除了需要促癌基因和抑癌基因的遗传突变之外，也需要祖细胞状态重现，而且后者也许是一种肿瘤形成的限速步骤。

研究人员表示这些DNA元件在斑马鱼和人类黑色素瘤中是类似的，因此可以利用这些工具了解黑色素瘤靶向作用，研发新型癌症靶向药物。

技术与方法：

Tol2Kit

这是著名科学家钱其斌2007年开发的一种重要方法。这解决了斑马鱼转基因研究领域存在的如何快速有效地构建出转基因载体，以及如何有效地增进转基因的继代遗传率两大难题。

其原理主要是利用Gateway基因重组技术， 可以在一次的反应之中将基因启动子、转基因与3’ polyA signal串接起来。此外， 在转基因载体的两端由于又加上了来自稻田鱼的Tol2 转位子反向重复序列， 当与Tol2 转位子mRNA共同注射时， 可以大大地增进转基因的继代遗传率。

Bowtie：

Bowtie是一个超级快速的，较为节省内存的短序列拼接至模板基因组的工具。它在拼接35碱基长度的序列时，可以达到每小时2.5亿次的拼接速度。Bowtie并不是一个简单的拼接工具，它不同于Blast等。它适合的工作是将小序列比对至大基因组上去。它最长能读取1024个碱基的片段。

据介绍，本届活动以“赓续文化血脉 筑牢信仰根基 谱写青春华章”为主题，以社会主义核心价值观为引领，通过“国学史园”知识竞答、“创承文脉”高校主题数字微展览联展、“铸魂润心”文化育人创新工作案例、“百物匠心”非遗技艺传承创新视频微课等多项专题活动，引导广大高校师生坚定文化自信，坚持守正创新，推动中华优秀传统文化创造性转化和创新性发展。

（生物通：张迪）

原文摘要：

A zebrafish melanoma model reveals emergence of neural crest identity during melanoma initiation The “cancerized field” concept posits that cells in a given tissue sharing an oncogenic mutation are cancer-prone， yet only discreet clones within the field initiate tumors. Studying the process of cancer initiation has remained challenging because of (i) the rarity of these events， (ii) the difficulty of visiualizing initiating clones in living organisms， and (iii) the transient nature of a newly transformed clone emerging before it expands to form an early tumor. A more complete understanding of the molecular processes that regulate cancer initiation could provide important prognostic information about which precancerous lesions are most prone to becoming cancer and also implicate druggable molecular pathways that， when inhibited， may prevent the cancer from ever starting.

 日本水俣病事件