本港癌症新症將於2035年增加四成。
隨着人口老化，香港癌症資料統計中心預測，本港癌症新症將於2035年增加四成。為提升社會對癌症風險評估的認知，近年學界都在積極研究DNA修復系統與癌症之間的關係，而香港大學李嘉誠醫學院的研究團隊最近成功解構一種新型的DNA修復因子「DYRK1B」，有望提供癌症早期病變的檢測方法，為癌症患者提供個人化的治療方案。
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港大李嘉誠醫學院研究團隊，成功解構一種新型的DNA修復因子。
香港大學。資料圖片
人體細胞每天都會遭受多達70000項的DNA損傷事件，而DNA修復網絡則負責抵禦這些損傷。若身體的DNA的修復功能異常，或人體過度接觸有害物質，都有機會因修復機制未能趕上復原細胞損傷，而誘發癌症，和高血壓及加促衰老等其他疾病。
港大李嘉誠醫學院研究團隊，成功解構一種新型的DNA修復因子。
港大醫學院的研究團隊最近發現，「DYRK1B」為一種新型的DNA修復因子，這種蛋白激酶被視為代謝綜合症的元兇，其表達的增加，均與癌症病變及化療抗藥性有關。領導是次研究的港大醫學院助理院長及生物醫學學院教授禤承恩表示，有關發現將引導DYRK1B抑製劑的研發和使用，亦會作為與基因組不穩定相關疾病的治療方案。
港大醫學院助理院長及生物醫學學院教授禤承恩。
本港過去近30年的癌症患者不斷上升，過去5年更平均每日有超過35人因癌症離世。禤承恩認為情況和人口老化有莫大關連，由於人體細胞每天都會產生突變和自行修復損傷，人體的基因改變會隨時間不斷累增，故年長人士通常較易患上非遺傳性的癌症。
港大醫學院助理院長及生物醫學學院教授禤承恩。
他續指，研究室的目標為解構DNA受損的反應，及其與患癌的直接關係，成功解構DNA修復機制，不僅能作癌症的風險評估，亦可根據各人基因排序的分別，為患者提供個人化的治療選項，而隨着學界對DNA修復系統的認知加深，他相信會對人類長壽和生活素質有正面影響。
由香港大學（港大）領導的國際團隊取得突破性發現，首次在哺乳動物中發現及證實一種名為ANKLE1的人類蛋白質，能夠感應並回應DNA物理張力的DNA切割酶（核酸酶）。這種「張力感應」機制在細胞分裂過程中維持遺傳物質完整性至關重要；該機制失常可能導致癌症等嚴重疾病。
這項研究結果已經發表在《自然-通訊（Nature Communications）》，象徵着科學家在理解細胞保護自身DNA機制方面的重大進展。研究由港大生物科學學院陳英偉教授團隊與深圳灣實驗室（Shenzhen Bay Laboratory, SZBL）Artem Efremov博士團隊跨領域合作完成；並獲香港科技大學及倫敦弗朗西斯·克里克研究所（Francis Crick Institute in London）的科學家參與。
DNA承受壓力：細胞分裂過程中的隱藏危機
每當細胞分裂時，DNA都要被精準複製並平均分配到兩個新細胞。然而，此過程並非每次都能順利進行——有時DNA會纏結，形成「染色質橋」——這些DNA絲狀結構在細胞分裂過程中連接着兩個新細胞，並承受着強烈的物理張力。若這些橋梁以不受控制的方式斷裂，便可能引發嚴重的基因錯誤，導致癌症或免疫疾病。
研究通訊作者陳英偉教授解釋：「可以把細胞分裂時出現的染色質橋想像成被拉緊的繩索。如果它們突然斷裂，便會對基因組造成嚴重損害，導致突變和不穩定。」在此之前，科學家尚未完全了解細胞如何能在不造成災難性損害的情況下，安全解決這些承受張力的DNA橋。
港大與深圳灣實驗室科學家發現首個具「張力感應」的人類DNA切割酶
揭示細胞預防遺傳疾病的新機制
ANKLE1：基因組首個「張力感應」DNA切割酶
研究揭示，原本已知與DNA修復相關的蛋白質ANKLE1，其實在細胞分裂過程中扮演着一種具「張力感應」的核酸酶。研究團隊運用先進的單分子實驗技術——以微型磁鉗操控單條DNA分子——發現ANKLE1能夠「感受」DNA的拉伸或扭曲，並只會切割處於張力或超螺旋（扭曲）狀態的DNA，就如同被過度拉緊的染色質橋一樣。這種精確性機制防止了DNA隨機斷裂，維持基因組穩定。
共同通訊作者、生物物理學專家Efremov博士表示：「我們的研究顯示，ANKLE1就像一把智能剪刀，只會在必要時——當DNA受拉伸、處於危險之際才會進行切割。這是一種細胞感應並回應基因物理壓力的全新機制。」
團隊結合傳統生物學與尖端生物物理技術，對DNA分子施加精確力量，並實時觀察ANKLE1的活性。陳英偉教授補充說：「這項研究的成功，全賴多學科專業的結合。通過物理學的方法，我們得以觀察ANKLE1如何回應DNA的物理狀態，這是傳統生物學手段難以捕捉的現象。」
基因組穩定性與癌症治療新啟示
該發現大幅推進對細胞在物理張力下維持遺傳物質穩定性的理解。研究揭示ANKLE1作為張力感應型DNA切割酶的角色，為細胞如何防止危險的DNA斷裂、從而避免癌症和其他疾病提供了關鍵線索。
研究亦指出，抑制ANKLE1可能令基因組不穩定的癌細胞進一步失衡，因此抑制ANKLE1可能會讓癌細胞更容易被現有的化療藥物殺死。ANKLE1有望成為癌症治療的新靶點，為利用腫瘤細胞弱點帶來新策略，同時加深對基因組維護機制的理解。
