DNA分子结构中的甲基基团是调控人体基因表达的关键表观遗传修饰。甲基基团的异常缺失会阻碍细胞遗传信息的正常传递,进而诱发癌症。德国马普信息技术研究所与萨尔布吕肯大学合作,开发出一种新型软件,通过对比健康细胞与癌细胞的甲基化模式,预测人体细胞中甲基基团的变化,从而为开发靶向抗癌药物提供新策略。
传统观点认为,肿瘤的产生源于遗传基因的突变,包括单一DNA碱基改变乃至整个染色体片段的变异或缺失。这些损害性变化通常是不可逆的,因此治疗常依赖手术或化疗清除所有癌细胞。然而,基因突变往往在癌症晚期才被检测到,极大限制了早期干预的可能性。
为了开发更有效的抗癌疗法,萨尔布吕肯大学专家基于表观遗传变异理论,即遗传变异不仅涉及DNA序列变化,还涉及DNA结构修饰,其中甲基化模式改变尤为关键。在健康细胞中,DNA甲基化承担重要功能:保护细胞免受外源DNA入侵、协助新生DNA分子纠错、以及调控基因活性。而癌细胞中甲基化能力受损,导致DNA无法正常甲基化,当细胞发生损害性变化时,相关基因无法正确表达。
理论上,癌症可通过基因修正方法治疗,但关键在于在癌症初始阶段应用抗癌药物,精准消灭癌细胞。目前许多制药公司和实验室正在开发基因修正抗癌药物,这些药物可作用于癌细胞的DNA甲基化。然而,它们不仅抑制肿瘤细胞,也会干扰正常细胞必需的DNA甲基化过程,产生类似传统化疗的副作用。
德国专家的研究旨在深入理解人体遗传物质中DNA的甲基化模式。若能解开这一谜团,就能更精准地应用基因修正药物,显著减少副作用。目前,萨尔布吕肯大学与马普信息技术研究所合作开发的软件,可在医疗试验中准确检测并输出DNA甲基化数据。科学家首先建立健康人体血液中DNA甲基化模式数据库,再建立癌细胞的甲基化模式,通过对比,可预测癌症的典型甲基化模式,实现早期发现和治疗。