科学家发现可能帮助他们逃避药物治疗的细胞中隐藏差异

马里兰大学研究人员发现，看似相同的细胞可以使用不同的蛋白质分子在重要的细胞过程中进行相同的功能。这个新发现的易变异性“功能镶嵌”的科学家们对治疗治疗的发展具有显着影响，这通常设计用于靶向特定分子，或产生特定分子的基因。

通过证明单个细胞在同一组织内可以使用不同的分子进行相同的功能，新发现可能有助于解释一些感染细胞的持续存在药物治疗以及癌症等复杂疾病的复发。该研究论文发表在2019年9月10日的《科学》杂志上核酸的研究。

“功能性马赛主义介绍了一个警告信息，”卷眼的纸张和细胞生物学和分子遗传学副教授的高级作者Antony Jose表示。“这意味着如果您正在开发靶向细胞内某种过程的药物治疗，您可以不再假设相同类型的所有细胞使用相同的分子或分子来执行该过程。如果你这样做，你可以想念一些事情，事情不同的细胞。“

虽然科学家们已经长期以来了解生物冗余 - 当细胞可以以多种方式进行重要功能 - 它们通常在相同类型的所有细胞中呈现一致性和相同的冗余。另一方面，功能马赛主义意味着在一组看似的相同的细胞，一些单独的小区可以使用用于某些功能的备用路径。

“具有生物冗余，如果您正在开发针对特定功能的药物，并且细胞有一种替代方法来实现功能，您的药物将失败，因为所有细胞都将使用替​​代方案，”何塞解释说。“功能性马赛主义是不同的，它可以欺骗你。你的药物可能似乎可以工作，因为它在一些细胞中工作 - 甚至是大多数细胞，但可能有一些持续的细胞，因为他们可以使用你不知道的替代品。“

何塞和他的UMD研究人员团队发现了功能性镶嵌，同时研究了RNA干扰（RNAi），这是一个重要的生物过程，帮助细胞对抗感染。虽然他们未在其他蜂窝过程中寻找功能性镶嵌，但它们的发现代表了先前未知的和意外的变化水平，根据何种，可能存在于许多其他细胞过程中。

在研究中，何塞和他的团队正在研究RNA如何从一种组织类型移动到另一个组织类型以关闭基因。与DNA一样，RNA是一系列编码指令，指导活细胞中的各种功能。与DNA不同，RNA通常发生在单链中，除了一些病毒，其将双链的RNA引入细胞中。生物细胞对病毒感染发展的一种常见防御是它们识别双链RNA并关闭具有匹配的DNA序列的基因。该基因沉默过程称为RNAi。

RNAi依赖于一组蛋白质分子，或称为RNA依赖性RNA聚合酶（RDRP）的酶，其复制了可以发现和沉默匹配基因的RNA链。存在许多不同的RDRP酶，但研究人员假设它们是组织特异性的，并且来自同一组织的所有细胞使用相同的RDRP酶进行RNAi。

乔斯和他的同事们第一次用转基因线虫发出绿色荧光。接下来，他们对蠕虫进行基因改造，在神经元中制造与绿色荧光基因序列匹配的双链RNA。这种双链RNA在蠕虫体内移动，并在许多细胞类型中关闭绿色荧光基因，包括肠道细胞。

研究人员随后删除了RdRp酶，该酶被认为是在肠道细胞中RNAi基因沉默过程中起关键作用的酶。只有一些细胞发出绿色荧光，这意味着在其他一些肠道细胞中，某些东西继续使荧光基因沉默。他们移除的RdRp被称为RRF-1，但在Jose和他的同事研究的线虫(秀丽隐杆线虫)中还有其他三个RdRp。

接下来，科学家转向线虫中存在的其他三种RDRP酶，一次消除一个，以确定其在蠕虫肠中关闭绿色荧光基因。罪魁祸首：Ego-1，被认为只有在繁殖相关的种系细胞中援助RNAi。

在多个人中重复他们的实验揭示了一些细胞需要称为RRF-1的RRF-1沉默，但其他细胞没有因为它们可以使用自我-1。另外，哪种肠细胞使用的Ego-1似乎是随机的。

Jose说:“我们发现不同的细胞需要不同的酶，不同的蠕虫需要不同的酶。”“你无法从观察中分辨出哪个细胞使用了替代分子，而从细胞的角度来看，使用哪种分子并不重要。”

Jose认为，功能镶嵌现象可以解释一些细菌细胞和癌细胞在治疗后的持久性。如果一些细胞通过使用不同于治疗目标的机制而存活，这些细胞可能是某些癌症复发或抗生素耐药性的潜在原因。

“这些疾病可能不是这些疾病正在发展一些新的体育机制，”何塞说。“可能是他们已经有多种方式做同样的事情，并且交替逐步替换任何治疗治疗爆炸。”

对细胞过程的目前的研究通常在身体组织的水平下进行。科学家将多个细胞与给定组织中的多个细胞结合起来，并通过假设蜂窝过程对所有的所有情况相同细胞。Jose认为，治疗方法现在应该考虑功能镶嵌的可能性，这需要仔细检查治疗前后单细胞水平上发生了什么。

何塞和他的团队表明，功能性马赛族也可以深入了解使用不同机制发展的类似特征的演变。

“想象一下，用两种同样好的做一件事的方式开始，随着人群分开并开始调整，一个突变可能导致一个人在一种方向上陷入困境，而另一个人口可能会陷入困境何塞说。“你最终可能有两种完全不同的方式做同样的事情。”

例如，虽然视觉存在于整个动物王国，但不同动物群体的眼睛发育是不同的。早期祖先感光的生物学过程中的功能镶嵌现象可能导致了现代动物视觉系统的分化。

“既然我们知道了功能性马赛克风格，我们就可以去寻找它了，”约瑟说。“当然，它并不存在于每一个过程中，但这是我们必须意识到的。”

的研究论文Snusha Ravikumar, Sindhuja Devanapally和Antony M. Jose发表在2019年9月10日的《秀丽隐杆线虫神经元的双链RNA沉默揭示了RNA干扰的功能嵌加现象》核酸的研究。

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