正常細胞（左行）和具有複製應力的細胞（中間行）的分裂的熒光顯微鏡圖像。有絲分裂紡錘體為綠色，染色體為紅色。右行詳細介紹了具有複製壓力的細胞錯誤：三極紡錘體（左）和染色體丟失（右）。
當一個細胞分裂成兩個子細胞時，它必須根據非常特殊的情況複製其DNA。但是，在存在某些破壞性成分的情況下，癌細胞無法最佳地執行此操作。複製將變得更加緩慢且效率較低。這種現象稱為“複製壓力”。雖然已知與遺傳突變的增加有關，遺傳突變是癌細胞的另一種典型現象，但至今仍不清楚起作用的確切機制。日內瓦大學（UNIGE）的研究人員通過破譯複製壓力如何誘導癌細胞子代中完整染色體的丟失或獲得，甚至通過逆轉患病細胞中的染色體，提供了新的知識，這些知識最終將導致更好的診斷，甚至可能更好地治療癌症。自然交流。
在正常的生命週期中，細胞會生長，當準備好DNA複製所需的所有“構件”時，它就會複製包含其遺傳信息的染色體。DNA複製完成後，細胞進入有絲分裂狀態，這是指控制細胞分裂的步驟。有絲分裂紡錘體然後創建“ A”，將兩條複製的DNA鏈分開，以便兩個子細胞繼承相同數目的染色體。“為了確保染色體的正確分佈，有絲分裂紡錘體有兩個極點，” UNIGE醫學系細胞生理學和代謝系教授，腫瘤血液學轉化研究中心（CRTOH）協調員Patrick Meraldi說。這種雙極化對於兩個子細胞的基因組穩定性都是必不可少的。
在大多數情況下，複製壓力是由於某些分子產生的，這種分子過量生產時會變得有害。例如，參與DNA調節的細胞週期蛋白E蛋白在過度表達時會促進癌症的發展。實際上，在其影響下，癌細胞傾向於複製得太早。它們還沒有DNA合成所需的所有組件，這就是出現錯誤的地方。
如何創建和消除複製壓力
為了破譯這種現象，研究人員人為地誘導了健康人類細胞中複製的壓力，這種產品會減慢DNA複製的速度，從而阻止該過程正常進行。“我們發現，這種壓力會導致有絲分裂紡錘體畸形，而不是具有兩個極，而是三個或四個。”梅拉爾迪教授團隊的研究員，該論文的第一作者之一特蕾絲·威廉說。“細胞通常能夠去除這些多餘的極點，但速度不夠快，無法避免染色體與有絲分裂紡錘體之間的錯誤連接。” 最後，這些錯誤的連接會導致染色體分佈不佳，從而導致一個或多個染色體的丟失或增加。因此，這種遺傳上的不穩定性使得癌細胞可以快速無政府狀態地進化。
然後，科學家們通過為患病細胞提供複製所需的缺失成分，成功糾正了複製壓力對患病細胞的影響。研究人員Anna-Maria Olziersky報告說：“我們不僅建立了複製壓力與染色體錯誤之間的聯繫，而且還能夠糾正這一錯誤，表明存在於所有癌症甚至癌前細胞中的這種現象都是可控的。”是Meraldi教授團隊的成員之一，也是第一作者。
通過針對該機制的一系列實驗，研究人員證明了細胞對異常有絲分裂紡錘體對紫杉醇的最大敏感性，紫杉醇是作用於有絲分裂紡錘體上的化學治療藥物，用於治療乳腺癌。帕特里克·梅拉爾迪（Patrick Meraldi）解釋說：“從原則上講，這表明可以特異性靶向這些細胞而不影響健康細胞。” “這個想法不是糾正錯誤，而是在此階段阻塞細胞以防止其移出其他極點，這會自動導致其迅速死亡，而不會損害仍然健康的鄰近細胞。”
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