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为探究端粒酶缺陷和 Atrx 失活在多大程度上诱导端粒延长替代途径（ALT），研究人员构建了携带 Atrx 和 mTR 条件性敲除的原发性小鼠肉瘤模型。结果发现，Atrx 功能缺失突变的肿瘤中多个 ALT 相关表型指标增加，该模型为 ALT 相关癌症研究奠定基础。
在细胞的世界里，端粒就像染色体末端的 “小帽子”，守护着遗传信息的稳定。细胞每分裂一次，端粒就会像被啃掉一口的蛋糕一样缩短一点，这就是 “末端复制问题”。大多数癌细胞为了无限增殖，会激活端粒维持机制，其中约 85% 靠激活端粒酶来延长端粒，而剩下 10 - 15% 则另辟蹊径，采用端粒延长替代途径（Alternative Lengthening of Telomeres，ALT）。ALT 与 a - 地中海贫血 / 智力低下综合征 X 连锁基因（ATRX）功能缺失密切相关，在多种肉瘤中，ATRX 突变和 ALT 激活如影随形，还预示着患者更差的预后。
然而，ALT 的激活机制就像一团迷雾，一直困扰着科研人员。此前，虽然在人体细胞研究中有一些发现，但在小鼠模型中却难以重现 ALT 的特征，这就像搭建一座没有图纸的积木城堡，让深入研究 ALT 变得困难重重。为了揭开这团迷雾，杜克大学（Duke University）等研究机构的研究人员决定另辟蹊径，开展了一项针对肉瘤的研究。
研究人员构建了一种基因工程小鼠模型 —— 在 CAST/EiJ 小鼠背景下，利用 CRISPR/Cas9 技术，构建携带致癌性 KrasG12D且 Trp53 和 Atrx 功能缺失的原发性软组织肉瘤模型。
研究人员采用了多种关键技术方法。在模型构建方面，利用 CRISPR/Cas9 技术对小鼠基因进行编辑；样本方面，使用了来自小鼠的肿瘤组织和细胞系，还有人源细胞系 143B 和 U2OS 作为对照；实验技术上，运用了扩增子测序确定 Atrx 突变状态，c - circle 分析检测 ALT 活性，免疫荧光原位杂交（ImmunoFISH）分析 APB 数量，多种荧光原位杂交技术（如 Metaphase telomere FISH、Q - FISH、CO - FISH）研究端粒相关特征。
研究结果如下：
- 模型构建与肿瘤特征：通过向小鼠右后肢肌肉注射含有 sgRNA 和致癌基因的质粒并电穿孔，成功诱导出软组织肉瘤。扩增子测序和免疫组化证实 Atrx 突变情况，H&E 染色和免疫组化分析显示肿瘤为高级别软组织肉瘤，且 Atrx 突变与否及 mTR 表达差异对肿瘤组织学和免疫组化特征无明显影响。
- 端粒长度与 ALT 相关指标检测：TRF 检测发现 Atrx 缺陷和野生型肿瘤的端粒长度无明显差异；TRAP 检测表明 mTR+/+和 mTR+/ - 细胞系保留端粒酶活性，mTR-/-细胞系端粒酶活性缺失。c - circle 检测显示 Atrx 功能缺失使肿瘤 c - circle 形成显著增加，且在有 telomerase 活性时更明显；ImmunoFISH 分析发现 CAST KPA 肿瘤中 APB 阳性细胞核百分比显著增加。
- 染色体结构与端粒表型分析：Metaphase telomere FISH 结果显示，mTR-/-细胞染色体末端不可检测的端粒增加，Atrx 功能缺失使脆弱端粒增加，同时缺失 telomerase 和 Atrx 的细胞染色体融合增加。Q - FISH 表明随着 mTR 缺失，端粒荧光强度降低；CO - FISH 发现 Atrx 功能缺失且 mTR 表达降低或缺失的细胞系中 tSCE 显著增加。
研究结论和讨论部分意义重大。研究表明 Atrx 功能缺失可诱导肉瘤小鼠模型出现多种 ALT 相关分子表型，如 c - circles、APBs 和 tSCE 增加，但在无 telomerase 时，Atrx 缺陷肿瘤无法有效维持端粒长度，这意味着可能还存在其他激活 ALT 介导的端粒延长的机制。此研究首次在原发性小鼠肉瘤模型中重现 ALT 相关表型，为深入研究 ALT 激活机制、开发针对 ALT 阳性癌症的靶向疗法提供了重要的体内研究平台。未来，可进一步探究 Atrx 缺失激活 ALT 的具体机制和协同决定因素，有望为癌症治疗开辟新方向。
