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来自大自然的克隆小龙虾作为肿瘤的模型

2019-04-29 08:59:38 • 来源：

一项基因组研究证明，所有Marmorkrebs标本或大理石小龙虾都来自一名女性。大约30年前，原始克隆在水族馆中进化而来。从那时起，德国癌症研究中心(DKFZ)的一位科学家在当前的出版物中报道说，这些雌性动物能够在没有任何男性帮助的情况下成功传播。小龙虾的克隆基因组进化也可能有助于解释肿瘤的过程。

来自大自然的克隆小龙虾作为肿瘤的模型

几年前，一只独自在水族馆中繁殖的淡水小龙虾迷惑了宠物主人和科学家。这只能通过一种叫做孤雌生殖的现象来解释，这种自然形式的无性繁殖。现在，基因组测序和个体动物的比较研究表明，事实上，所有标本都来自单一的母螯虾。Marmorkrebs克隆是一个独立的物种(Procambarus virginalis)，正如遗传研究所示，它与大约30年前在大沼泽地(Procambarus fallax)中发现的蜕皮小龙虾分开。

在目前的出版物中，海德堡德国癌症研究中心(Deutsches Krebsforschungszentrum，DKFZ)的Frank Lyko及其团队证明了大理石小龙虾的全雌性后代在遗传上是相同的。Lyko解释说：“我们只能在基因组中检测到比人类基因组更大的几百种变异。这是一个非常小的数字。”微小变化可归因于自然突变。DKFZ研究人员在小龙虾基因组中计算了35亿个碱基对，这使其比人类基因组大7%。

在该研究的另一部分，马达加斯加的一位科学家还研究了小龙虾能够通过孤雌生殖在野外传播的程度。其巨大的繁殖成功让科学家感到惊讶。“众所周知，小龙虾可以在水族馆释放后在野外建立自己，”Lyko说。“但有消息说，它可以如此迅速和大规模地传播。”

除了亚热带的马达加斯加外，还可以在瑞典，日本，弗赖堡，汉诺威或海德堡等地找到Marmorkrebs。这证明了它具有显着的适应性 - 没有任何有性生殖。根据教科书的知识，正是“性发明”以及由此产生的父系和母系基因组合，扩大了遗传多样性，从而促进了对不利环境条件的快速适应。

然而，虽然所有大理石小龙虾出生时都具有相同的基因，但它们能够适应各种各样的栖息地。这是通过表观遗传机制实现的。这些受到附着于DNA(遗传物质)的小化学标签的调节。表观遗传机制基本上调节遗传信息的解释。它们像开关一样打开或关闭基因。“表观遗传变异通常受遗传变异的影响。然而，在Marmorkrebs中，表观遗传变异是独立的，因为几乎没有遗传变异，”Lyko解释说。

这种表观遗传调控使得大理石小龙虾对肿瘤研究人员非常有趣。用于癌症研究的小龙虾 - 听起来像德语中的单词(“Krebs”是该疾病和“小龙虾”的单词)，实际上已成为现实。Lyko说：“Marmorkrebs是一种可以在克隆中繁殖的动物，因此代表了肿瘤发展中心方面的模型。”肿瘤也能够适应其环境，例如，通过产生对抗癌药物的抗性。科学家已经知道了几年，部分来自DKFZ的研究，表观遗传机制在这些过程中也起着关键作用。它们可以影响癌症风险和疾病进程。

在Marmorkrebs和肿瘤中都发生了称为克隆进化的现象。Lyko：“肿瘤基因组也在克隆上发展，因为它们会回到单一的原始细胞中。”在这个过程中有多种因素发挥作用，例如基因的偶然突变，遗传漂变，选择压力和对环境的表观遗传适应。由Lyko领导的团队现在想要使用大理石小龙虾来进一步研究它们的作用。根据本出版物第一作者Julian Gutekunst的说法，关键问题是“影响环境因素对表观遗传学和基因调控的影响”。这些发现可能会扩大我们对肿瘤过程的了解，以及肿瘤治疗新方法的开放前景。

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