端粒是染色體兩端的“帽子”，好比鞋帶尾部的塑料頭，保護(hù)染色體不被降解和散開。隨著年齡的增長，細(xì)胞***次數(shù)增加，端粒逐漸消耗，長度縮短。當(dāng)端粒短到無法再保護(hù)染色體免受損壞的程度時，基因組變得不穩(wěn)定，細(xì)胞啟動靜默或死亡程序。這個程序可殺死端粒不穩(wěn)定和癌癥相關(guān)染色體畸變的細(xì)胞，這類細(xì)胞往往會逃避端?？刂频脑鲋?**，實現(xiàn)“永生”（癌變）。端粒會在“力竭”前，與細(xì)胞的“發(fā)電廠”（線粒體）進(jìn)行“交流”，通過“核爆”（炎癥反應(yīng)），啟動“自毀”程序，殺死可能癌變的細(xì)胞。

端粒：以我的長短，護(hù)細(xì)胞的歲月靜好

      端粒位于真核細(xì)胞染色體的末端，與端粒結(jié)合蛋白一起構(gòu)成特殊的“帽狀”結(jié)構(gòu)，保持染色體的完整性和控制細(xì)胞***周期。其實質(zhì)為一小段DNA-蛋白質(zhì)的復(fù)合體。根據(jù)DNA復(fù)制的機制及特點，每次染色體復(fù)制后，延伸鏈上的DNA末端必有一小段無法被復(fù)制。所以，細(xì)胞每***一次，端?？s短30 bp-200 bp，當(dāng)其縮短到2 kb-4 kb（危機長度）的特定臨界值時，細(xì)胞將會進(jìn)入靜默期或者啟動凋亡機制。因此，端粒長度與細(xì)胞老化有明顯的關(guān)系[1]。

       但是，人體的部分細(xì)胞，例如精原母細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等，含有端粒酶，能在DNA末端接上新的端粒片段，使端粒維持在一個穩(wěn)定的長度，且不會隨著***次數(shù)增加而縮短，從而實現(xiàn)細(xì)胞的快速增殖及永生化。相對于正常體細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞的端粒一般較短。盡管在85%-90%的腫瘤中都能夠檢測到端粒酶的活性，但端粒酶并不是導(dǎo)致細(xì)胞癌變的直接原因，而是在腫瘤生長和增殖過程中具有決定性的作用。因此，端粒酶的激活發(fā)生在癌變之后（當(dāng)***個腫瘤細(xì)胞已經(jīng)產(chǎn)生），端粒酶使得腫瘤細(xì)胞變得不朽，并能夠無限***增殖[2]。

圖1 端粒和癌癥的關(guān)系簡圖

       2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予在端粒和端粒酶研究領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)的Elizabeth Helen Blackburn等3位科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了端粒和端粒酶保護(hù)染色體的機制。從此，端粒與端粒酶的研究在腫瘤領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注，尤其是阻斷端粒延長機制以及端粒酶抑制劑等可能成為潛在的抗腫瘤新靶點[3]。

端粒是如何預(yù)癥形成的？

       端粒長度的縮短，使得細(xì)胞的基因不穩(wěn)定性增加，因此容易發(fā)生基因突變等異常情況，使得腫瘤發(fā)生風(fēng)險增加。一旦產(chǎn)生腫瘤細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞因端粒酶的作用，使端?！爱惓！钡姆€(wěn)定在一定長度，實現(xiàn)永生。要維持機體的平衡，端粒需要在自然縮短和維穩(wěn)之間找到一個平衡點，防止癌癥的形成。那么，端粒是如何把控這個平衡點的？

       2019年，美國加利福尼亞州索爾克生物研究所Jan Karlseder研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)端粒處于危機長度的細(xì)胞會通過自噬過程被清除，在該過程中，身體會自行清除受損細(xì)胞。這種有益的自然過程去除了端粒非常短和基因組不穩(wěn)定的細(xì)胞，是防止癌癥形成的強大屏障[4]。但是，在端粒極短的危機期間，自噬依賴性細(xì)胞死亡程序是如何被激活的仍不得而知。

       2023年，研究端粒生物學(xué)以及端粒如何預(yù)癥形成的Jan Karlseder團(tuán)隊聯(lián)手研究線粒體在人類疾病、衰老和免疫系統(tǒng)中作用的Gerald Shadel團(tuán)隊共同對上述問題進(jìn)行了探索。他們通過使用人類皮膚成纖維細(xì)胞進(jìn)行基因篩選，發(fā)現(xiàn)了相互依賴的免疫感應(yīng)和炎癥信號通路（類似于免疫系統(tǒng)對抗病毒的通路），這種通路對于危機期間的細(xì)胞死亡至關(guān)重要。具體來說，他們發(fā)現(xiàn)來自短端粒的RNA分子以一種獨特的方式激活了線粒體外表面名為ZBP1和MAVS的免疫傳感器。

圖2 研究成果

      當(dāng)端粒變得非常短時，它們會與細(xì)胞的“發(fā)電廠”——線粒體進(jìn)行通信。這種交流會觸發(fā)一組復(fù)雜的信號通路，并引發(fā)炎癥反應(yīng)，從而破壞可能癌變的細(xì)胞。這些發(fā)現(xiàn)證明了端粒、線粒體和炎癥之間的重要聯(lián)系，并強調(diào)了細(xì)胞如何繞過危機長度，在通路功能不正常時發(fā)生癌變?？赡軙眍A(yù)防和治療癌癥的新方法，以及設(shè)計更好的干預(yù)措施來抵消衰老的有害后果[5]。

      Shadel表示：“端粒、線粒體和炎癥是衰老的三個標(biāo)志，它們***常被單獨研究。我們的研究結(jié)果揭示了一種端粒介導(dǎo)的腫瘤抑制機制，表明受壓的端粒會向線粒體發(fā)送RNA信息以引起炎癥。這凸顯了研究這些標(biāo)志之間的相互作用以充分了解衰老并可能進(jìn)行干預(yù)以延長人類健康壽命的必要性?！?/p>

     DNA提取磁珠可以有效的從標(biāo)本中提取基因組DNA、病毒DNA或游離DNA，采用化學(xué)合成的方法將四氧化三鐵進(jìn)行特殊的處理，使其粒徑達(dá)到均一化分散，再通過特殊的材料進(jìn)行官能基團(tuán)（如硅羥基、羧基）的包覆。包覆官能基團(tuán)后，磁珠具備了核酸吸附能力，配合核酸提取儀，可以自動化的提取DNA和RNA。