浅析LINE1基因与疾病的关系

LINE1基因跟其他转座子或者“跳跃基因”一样，拥有自我复制的特殊能力，能够随机插入基因片断之中。而当LINE1插入一个不好的位置时，潜在诱导形成癌症或者血友病等遗传疾病。有研究者尝试通过抑制LINE1来达到抗肿瘤的目的，其首要靶点都集中在LINE1所编码的逆转录酶，意味着逆转录酶抑制剂可以用于非细胞毒性的肿瘤治疗。研究发现无论是在细胞实验还是动物模型中，逆转录酶抑制剂都具有抑制肿瘤细胞增殖和促进其分化的作用。一些生物公司提供细胞实验服务和动物模型服务。

在研究抑制剂对肿瘤细胞侵袭和迁移的影响实验中常用的实验技术有免疫组化、划痕实验、Transwell小室测定法和western印迹分析等。肿瘤细胞的侵袭和迁移实验是抗肿瘤药物研发中的热点，细胞实验服务有助于推动基础研究的进步。在早期有研究表明LINE1与肿瘤的发生有着密切的联系，其在肿瘤细胞中呈现出高表达的状态，因此在未来它有可能发展为肿瘤检测的标志物及肿瘤治疗的靶点。近日又有来自罗切斯特大学的Vera Gorbunova和Andrei Seluanov教授等研究人员揭示LINE1逆转录转座子会随着年龄增长变得更加活跃，并可能通过引发炎症，继而导致与年龄相关的疾病。

1、LINE1基因与肿瘤的关系

由于LINE1的复制和转座可导致基因疾病，研究人员很自然地考虑到LINE1的转座与肿瘤的发生和发展是否相关这个问题上。实际上在首次发现LINE1引起血友病病例的同年，来自美国的Astrin团队就报道了在一例由LINE1的转座而引起的MYC癌基因的重排和扩增，最终导致乳腺导管腺癌的病例。这是第一例证明LINE1的转座可以通过激活原癌基因致癌的病例。

后来在1992年，又有日本的Nakamura小组报道了LINE1转座插入APC抑癌基因的最后一个外显子，从而使APC基因失活，最终导致结肠癌的病例。这是第一例证明LINE1转座可以通过失活抑癌基因而致癌的病例。这两个小组的研究结果为LINE1转座导致肿瘤提供了直接的证据。

近年来，随着靶向二代测序分析以及其他针对LINE1检测方法的建立和发展，在多种肿瘤和癌变组织中发现了大量LINE1转座的证据，如结肠癌、肺癌、前列腺癌、卵巢癌和肝癌等。分子生物学的发展离不开测序技术，二代测序技术作为一项实验室的常规手段，有利于生物学在基因水平的研究。上海美迪西的生物部在分子生物学、细胞生物学、体外生物学和结构生物学领域有丰富广泛的经验。从最初的cDNA文库构建到药物设计，通过蛋白质纯化，结构测定和分析测定，提供一套完整的生物学服务。

正常的成人组织不会检测到LINE1 mRNA及其所编码的蛋白，而特定的肿瘤细胞LINE1 mRNA及其蛋白的表达水平会明显增强。在一些上皮细胞癌中，例如肾癌、卵巢癌、肺癌和前列腺癌中，可检测到LINE1 mRNA，这表明LINE1已经摆脱了宿主细胞对其控制，开始了复制和转座。这种LINE1的脱抑制现象往往反映了较深的癌变程度，例如在胰腺导管腺癌中，高水平的LINE1 RNA伴随着较深程度的病变和较差的预后。

在对LINE1及其致癌机制不断地深入研究过程中，不同的研究小组也开始尝试通过抑制LINE1来达到抗肿瘤的目的，如非核苷类抑制剂的抗肿瘤作用是通过抑制LINE1编码的逆转录酶来实现的。在对包括黑色素瘤、前列腺癌、结肠癌、肺癌以及急性骨髓白血病等细胞使用逆转录酶抑制剂和针对其ORF2的siRNA的效果来看，这些抑制剂都能以剂量依赖的方式明显地抑制这些肿瘤细胞的生长。

以逆转录酶蛋白和基因为肿瘤治疗靶点的研究所遇到的问题是：逆转录酶抑制剂对肿瘤细胞的抑制作用具有可逆性，当终止逆转录酶抑制剂后，肿瘤细胞会恢复本来的增殖速率以及再次呈现去分化的状态。所以LINE1的致癌机制还有待进一步深入的研究，而长效、低毒、特异性地针对LINE1 ORF2的逆转录酶抑制剂还有待开发。

2、LINE1逆转录转座子与炎症疾病的关系

长期以来，研究人员一直怀疑LINE1s会导致癌症和基因组不稳定。然而，这些基因组的“寄生虫”所造成的危害远远超出了研究人员最初的设想。近日有研究人员揭示LINE1逆转录转座子会随着年龄增长变得更加活跃，并可能通过引发炎症，继而导致与年龄相关的疾病。研究作者表示，当LINE1变得活跃，它们的一些拷贝会从细胞核外泄漏到细胞质中。细胞质中的任何DNA都会“拉响警报”，因为它们类似于入侵细胞的病毒。细胞质中的“卫士”通常会识别这些入侵者并触发炎症等免疫反应。这一过程本意是保护人类免受病毒和外来DNA的侵害，然而当它识别出泄露的LINE1拷贝时，就会触发“假警报”。

研究人员发现，可以使用抑制逆转录酶(一种催化LINE1 DNA形成的酶)的药物来减少LINE1s。这些药物最初是用来对抗HIV病毒。使用这些药物来减少LINE1s，不仅可以延长小鼠寿命，还可以改善其健康和减少炎症。这意味着，LINE1基因引发的无菌性炎症是一种新的衰老机制。

有了这些关于LINE1及其对炎症影响的新见解，研究人员希望开发出旨在抑制LINE1的干预措施。这些干预措施可以作为治疗炎症引发的与年龄有关疾病的新治疗方法，比如神经退行性变、癌症、糖尿病和自身免疫性疾病。

LINE1在基因组中所占比例较高(17％)，其转座行为的发生，在给基因组带来进化的同时，也可能引发基因疾病。对LINE1的研究，一方面可以深层次探究生命的奥秘，丰富人类对于转座子的认识：另一方面，可以将其作为研究反转录病毒的参照，探索细胞的抗病毒机制，为发现抗反转录病毒或治疗由转座子移动引起的遗传病提供新的思路。

[1] 逆转录转座子LINE1与肿瘤的发生和发展[J].