研究人员首次成功扩增了因吸烟等活动而发生改变的基因——这些变化可能导致肺癌。由于扩增后的基因保留了改变后的信息，这标志着我们朝着快速、高效定位此类基因改变并提升癌症成因分析能力迈出了重要一步。
在大多数情况下，癌症的发生以人体遗传物质发生轻微变化为特征。细胞DNA的某个特定区域发生突变，程度严重到细胞不再受控分裂，而开始失控生长。在许多情况下，这类基因突变涉及DNA单个组成单元发生化学变化。吸烟以及食用腌制肉类等食物会诱发这些变化。这是因为这些物质中的成分能够与细胞DNA的组成单元发生化学反应并使其改变，从而形成DNA加合物。迄今为止，科学家能够确定基因样本是否含有加合物，以及在含有的情况下有多少个。然而，这一流程十分费力，而且一直无法准确查明遗传密码中的哪个组成单元变成了加合物。
由食品与营养毒理学教授Shana Sturla领导的团队研究人员首次成功扩增了含有DNA加合物的基因样本，同时保留了这些加合物的相关信息。这种扩增是研究人员用于确定基因DNA序列的大多数技术的先决条件。因此，未来DNA测序或许可以从四种DNA基本组成单元扩展到包括加合物。“科学界将拥有一种重要工具，能够详细分析癌症起始过程中涉及的分子机制及相应风险因素，”Sturla说。
得益于ETH研究人员创造的一种人工DNA组成单元（条纹部分），含有改变后DNA组成单元（红色发光部分）的基因得以扩增。（插图：O’Reilly Science Art）
找到人工对应物
研究人员将工作重点放在一种特定且典型的DNA加合物上：一种名为O-6-苄基鸟嘌呤的烷基鸟嘌呤。他们在试管中重现了一种酶反应，以获得遗传物质的负拷贝——这类似于DNA在细胞中自然复制的过程。科学家首先必须找到烷基鸟嘌呤的人工对应物，使其能够在相应位置整合进负拷贝；这是因为自然界会生成DNA基本组成单元的分子对应物，却不会生成DNA加合物的对应物。因此，存在加合物时，基因复制通常会导致拷贝错误（或突变）。
ETH研究人员在实验室中制备了几种DNA基本组成单元的人工衍生物，并测试它们是否可作为烷基鸟嘌呤的潜在对应物。其中一种尤其合适。随后，研究人员得以制备出含有烷基鸟嘌呤的基因负拷贝。
Sturla及其同事开展这项工作的目的是证明，即使存在加合物，基因也能够扩增。如今，研究人员应当能够用同样的方法找到其他加合物的人工对应物。正如这位ETH教授所指出的，这意味着未来可以扩增发生改变的基因，并更容易确定其序列。2010年，Shana Sturla获得欧洲研究理事会颁发的为期五年的ERC Starting Grant。本项目部分由这笔资助提供经费。
文献参考
Wyss LA、Nilforoushan A、Eichenseher F、Suter U、Blatter N、Marx A、Sturla SJ：《DNA聚合酶在致突变DNA加合物对面特异性掺入人工核苷酸》。美国化学会志，2014年12月9日，doi：10.1021/ja5100542
本文与 苏黎世联邦理工学院合作发表。本文发表并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：Fabio Bergamin曾在巴塞尔和斯特拉斯堡学习生物技术，并获得伯尔尼大学免疫学博士学位。
图片：2008年4月3日，在法国南部马赛的安布鲁瓦兹·帕雷医院，一名放射科医生正在检查癌症预防体检后的乳房X光片。路透社/Jean-Paul Pelissier。
