最近发表在科学上的一项研究表明，端粒长度并不遵循之前理解的模式。研究发现，不同的染色体具有独特的特定端端粒长度分布，而不是所有染色体在最短到最长的端粒长度上有一个一般范围。我们依赖细胞能够以各种目的进行增殖和分裂，如修复晒伤的皮肤和补充血液供应。染色体包含我们的遗传指令，在细胞分裂时必须被准确复制。端粒位于染色体的末端，对于这一过程至关重要，并且对我们的健康和易患疾病有重要影响。酶端粒酶在细胞分裂期间染色体复制时对于维持端粒的长度是必不可少的。卡罗，圣克鲁斯加州大学的教授，正在研究端粒长度的特定分布。格雷德尔已经投入超过30年的时间研究端粒和端粒酶，她的发现对她在2009年获得的生理学或医学诺贝尔奖起到了重要作用，该奖项她与两位同事分享。尽管她在这一领域知识渊博，格雷德尔对她最近发表的基于科学的端粒研究的发现感到惊讶。研究显示，端粒长度并不遵循先前理解的在所有染色体中从最短到最长的一个范围。相反，研究发现不同染色体的端粒长度拥有各自的模式。发现端特定的端粒长度分布突显了我们对控制端粒长度的分子过程的不完全理解。这一点至关重要，因为端粒长度在人类健康中起着至关重要的作用。根据格雷德尔的说法，当端粒过短时，可能导致与年龄相关的退行性疾病，如肺纤维化、骨髓衰竭和免疫抑制。相反，过长的端粒会使个体易患某些类型的癌症。卡亚拉什·卡里米安，论文的首席作者，曾是格雷德尔在约翰霍普金斯大学的博士生。该研究由加利福尼亚大学圣克鲁斯分校、达纳-法伯癌症研究所、哈佛医学院和匹兹堡大学的研究者进行。伊丽莎白·布莱克本，圣克鲁斯加州大学的分子、生物细胞和发育生物学杰出教授，以及约翰霍普金斯大学的大学教授，是论文的资深作者并领导了这项研究。
端粒长度的重要性
如果没有端粒酶，端粒将在每次细胞分裂时缩短。过去30年的研究证实了短端粒与退行性疾病之间的联系。研究表明，端粒长度在特定范围内变化。
然而，这项研究挑战了已建立的科学共识，证明单一的端粒长度范围过于宽泛。通过检查147个个体的端粒，科学家发现一个人的所有染色体上平均端粒长度为4300个DNA碱基。然而，当他们检查特定染色体时，发现大多数端粒长度与这个平均值有显著差异。在一个例子中，长度差异高达6000个碱基，格雷德尔形容为“令人震惊”。
此外，研究者观察到相同的模式在所有147个个体中均存在。端粒经常被发现是最短或最长，这表明染色体特定末端的端粒可能是首先导致干细胞失败的原因。格雷德尔团队采用的纳米孔测序技术是在圣克鲁斯加州大学开发的，用于进行精确的分子水平测量。这种革命性的方法在2014年作为MinION上市以来，对基因组研究产生了重大影响。纳米孔技术推动了基因组研究的重大进展。该领域的进展显著，包括完成连续人的基因组和COVID-19基因组的测序。这在抗击大流行方面变得至关重要。圣克鲁斯加州大学将纳米孔测序技术的想法授权给了总部位于英国的公司牛津纳米孔技术，该公司创造了MinION，第一款便携式DNA测序仪。
在纳米孔测序的发明者眼中，格雷德尔的研究表明，该技术推动科学研究的潜力仍在不断展开。马克·阿克森，圣克鲁斯加州大学生物分子工程名誉教授，强调了两项预印本研究，支持格雷德尔的基本发现。UC圣克鲁斯的阿克森和迪默尔的论文也已在线发表。阿克森表示：“在我看来，这是自MinION推出以来，关注人类生物学的最重要的基于纳米孔的论文。我们可以轻易想象他们的端粒长度测定在临床上的广泛应用。”阿克森和大卫·迪默尔因发明纳米孔测序而在去年获颁国会图书馆的荣誉。他们的同事丹尼尔·布兰顿是哈佛大学的生物学家和该技术的共同发明者，也受到了表彰。这项研究对疾病预防具有重要影响。
格雷德尔团队进行的精确DNA分析使他们能够识别端粒附近的特定序列。这导致了假设，即这些区域是端粒酶控制端粒长度的地方。如果这是准确的，格雷德尔指出，这些区域及其结合的蛋白质可能是针对预防疾病的新药物的潜在靶点。
此外，使用纳米孔测序的“端粒特征分析”过程可能是创建额外基于MinION的高通量药物筛选测定的有价值模型。
格雷德尔强调，这种可获得的技术有潜力广泛应用于研究、诊断和药物开发。作者表示，这项研究表明，仍然存在未知的方法来调节端粒长度。探索这些方法将为癌症和某些退行性疾病提供新的见解。”
这项名为“人类端粒长度是染色体端特定的，并在个体之间保持一致”的研究得到了国家卫生研究院（R35CA209974授予格雷德尔和R01HL166265）、约翰霍普金斯大学彭博杰出教授职位以及国家科学基金会研究生研究奖学金计划的资助。
