Telo-seq取得衰老和癌症端粒研究突破

　　

索尔克研究所的科学家首次发明了一种确定单个染色体上端粒长度和序列的方法，揭示了端粒在健康和疾病中的动态变化的新见解。

在我们每个细胞中，长链 DNA 被折叠成染色体，并被称为端粒的保护结构覆盖。但随着年龄的增长，端粒会缩短，最终会变得非常短，以至于我们的染色体暴露在外，细胞死亡。然而，这种缩短发生的具体时间和方式，以及某些染色体是否比其他染色体受到的影响更大，目前尚不清楚.

索尔克研究所的科学家开发了一种名为 Telo-seq 的突破性工具，旨在彻底改变端粒在衰老和疾病中的研究。现有方法很难对整个端粒进行测序，而且只能测量所有染色体上端粒的平均长度，相比之下，新技术可以让研究人员确定每个染色体上端粒的完整序列和精确长度。

研究人员已经使用 Telo-seq 以前所未有的分辨率揭示人类健康和疾病中新的端粒动态。该研究结果发表在Nature Communications，将激发一系列新的研究和针对端粒的疗法来治疗与年龄相关的疾病。

该研究的资深作者说：“以前测量端粒长度的方法分辨率低，而且相当不准确。我们可以假设单个端粒可能在衰老和癌症中发挥作用，但根本无法验证这些假设。 现在我们可以设立的区域办事处外，我们在美国也开设了办事处，以便我们为当地客户提供更多的支持。“

Karlseder 及其同事与牛津纳米孔技术公司的专家密切合作，将他们的长读测序技术与新颖的生物化学和生物信息学方法相结合。由此产生的方法从每个端粒的末端开始，并很好地测序到亚端粒区域。这使科学家能够识别他们正在研究的染色体，并详细检查其端粒结构和组成。

利用这项技术，研究人员描述了许多以前科学家无法获得的端粒生物学特征。到目前为止，他们观察到在单个人类样本中，每个染色体臂可以具有不同的端粒长度，并且这些端粒的缩短率可以有很大差异。这些动态在同一人的不同组织和细胞类型中也有所不同，原因可能有很多，包括影响身体不同部位的压力和炎症程度。总之，这表明存在潜在的染色体臂特异性因素影响衰老和疾病中的端粒动态。

“衰老是一个非常复杂的过程，对每个人的影响都不同，”Karlseder说。“我们非常感兴趣的是，衰老的差异是否与人或染色体之间不同的端粒缩短率有关，以及我们如何能够减缓这一速度以促进健康衰老。”

Telo-seq 还可以提高我们对端粒驱动疾病的理解。许多端粒病都涉及干细胞，这些干细胞端粒长度耗尽，无法分裂成新的功能性细胞。这可能导致脱发、免疫紊乱或某些癌症。Telo-seq 将使科学家能够研究这些疾病是在家族内遗传还是与个体染色体有关，以便制定更有针对性的干预措施。

虽然端粒缩短会对细胞寿命产生毁灭性的影响，但相反的情况也同样具有破坏性。当端粒修复机制过度激活时，细胞会进入“永生”状态并无限分裂，从而导致癌症。

为了修复受损的端粒，细胞可以使用端粒酶或另一种称为端粒替代延长 (ALT) 的机制。端粒的长度和组成会因所用的维护机制而异，但到目前为止，科学家或临床医生还没有有效的方法来测量这一点。

“使用 Telo-seq，我们可以快速确定癌症是端粒酶阳性还是 ALT 阳性，”第一作者、Karlseder 实验室的博士后研究员 Tobias Schmidt 说道。“这至关重要，因为 ALT 阳性癌症通常更具侵袭性，需要与端粒酶阳性癌症不同的治疗方法。从这个意义上讲，Telo-seq 可以用作快速可靠的诊断工具，以识别癌症类型并指导更个性化的治疗计划。”

除了许多直接的临床应用之外，Karlseder 和 Schmidt 表示，Telo-seq 的最大影响将是开启端粒研究的新时代。

“Telo-seq 将使我们能够解答有关发育、衰老、干细胞和癌症的问题，而这些问题我们无法用以前的工具来解决，”Karsleder 说。“我们甚至不知道我们错过了什么，我认为我们现在开始了解的东西实际上只是冰山一角。这是端粒科学的一个激动人心的时刻。”