诺奖得主Science发文，不同染色体的端粒长度存在巨大差异

端粒位于染色体末端，在细胞更新过程中起着至关重要的作用，直接关系到健康和疾病。如果端粒太短，可能会患上与年龄相关的退行性疾病，比如肺纤维化和骨髓造血衰竭等，如果端粒太长，则容易患上某些类型的癌症。

不过，目前我们对端粒长度的调控机制仍不太了解，因为缺乏准确的端粒长度测量方法，这也限制了靶向疗法的开发。

凭借一种新开发的端粒分析方法，约翰·霍普金斯大学医学院以及加州大学圣克鲁兹分校的研究人员近日发现，不同的染色体有着不同长度的端粒，且个体之间是保守的。

这项研究成果于2024年4月11日发表在《Science》杂志上。通讯作者是约翰·霍普金斯大学医学院的Carol Greider教授，她因发现端粒酶而在2009年被授予诺贝尔生理学/医学奖。

随着细胞不断分裂，若没有端粒酶，端粒就会变得越来越短。在过去30年里，Greider及其他科学家的研究证实短的端粒会造成退行性疾病，并表明端粒长度在一定范围内。

在这项新研究中，研究人员开发出一种基于纳米孔测序的端粒分析方法（Telomere Profiling），以分析端粒长度与基因组其他部分的关系。这种方法采用Oxford Nanopore Technology公司的MinION平台对端粒进行长读长测序。

他们在文中写道，这种方法在血液和细胞系样本中得到了验证，并通过某些患者的分析得到了验证，这些患者罹患端粒长度会缩短的临床疾病，如特发性肺纤维化。在后一项分析中，端粒分析的结果与临床FlowFISH分析的结果基本一致。

研究人员最初对6名个体（年龄在0到91岁）的血液或外周血单核细胞（PBMC）样本进行分析，发现端粒长度的变化是染色体特异的。这种模式得到了Southern blot分析的证实。随后，他们又采用端粒分析法对11名个体（年龄在0到84岁）的PBMC样本进行分析，并证实了上述结果。

在利用端粒分析法来分析132名个体（年龄在0到90岁）的端粒长度分布模式时，他们发现每条染色体的末端表现出不同的端粒长度分布，即使是父本和母本染色体也存在长度差异。尽管端粒的长度中值为4.7 kb，但一名个体的端粒长度差异超过6 kb。

在分析147名个体的染色体末端长度后，研究人员发现个体之间的端粒长度是保守的。他们还利用新生儿血液样本来验证这些差异。他们发现，4q、12q和3p染色体末端的端粒比正常端粒要长，而17p、20q和12p染色体末端的端粒比较短。

“在新生儿脐带血中也发现了同样的排列顺序，”作者报告称。“这表明端粒长度是在出生时决定的，尽管端粒随着年龄的增长而缩短，但染色体末端的端粒长度差异仍会保留。”

研究人员认为，准确测定染色体末端的端粒长度对于了解人类疾病具有重要意义，有助于开发新的抗癌药物。同时，这种长度差异意味着还有尚未发现的生物学机制在影响端粒长度，有待后续的进一步探索。