DNA是生物體內(nèi)最重要的遺傳物質，會形成一種“雙螺旋”結構，借此才能完美地將遺傳訊息精確復制而遺傳給下一代。然而DNA的構造還有其他可能性，英國劍橋大學先前就已發(fā)現(xiàn)細胞中尚有一種“四螺旋”的DNA結構，主要發(fā)生于富含“鳥嘌呤”（Guanine，G）的區(qū)域，因此也稱作“G-四聯(lián)體”（G-quadruplex）。進一步科學家還發(fā)現(xiàn)G-四聯(lián)體常出現(xiàn)于癌癥相關基因的DNA區(qū)域內(nèi)，很可能扮演著開啟或關閉這些基因的角色，因此四螺旋于癌癥治療也有其重要性，也希望新藥研發(fā)公司能重視此生物學的基礎發(fā)現(xiàn)。

劍橋大學化學系的尚卡爾·巴拉蘇布拉曼尼安（ShankarBalasubramanian）教授為了更全面性研究G-四聯(lián)體于人類細胞DNA的分布情形，首先研發(fā)出能精確辨認G-四聯(lián)體構造的“抗體”（注）。有了這項強有力的“研究工具”后，研究團隊得以將細胞中大部分G-四聯(lián)體分離出來。再借由次世代核酸定序分析這些四聯(lián)體的核酸序列，并與已知的人類基因體序列比對后發(fā)現(xiàn)，細胞中的DNA竟有約一萬個G-四聯(lián)體，而且多分布于調(diào)控基因表現(xiàn)的DNA區(qū)域，此外癌癥相關基因的區(qū)域出現(xiàn)G-四聯(lián)體的機會更高。研究內(nèi)容已刊登在2016年9月的《自然遺傳學》（NatureGenetics）期刊。

當DNA處于雙股螺旋結構時G-四聯(lián)體并不會產(chǎn)生，只有在DNA進行復制或基因轉錄時，雙股結構暫時被“解開”而暴露出單股DNA，才有機會形成G-四聯(lián)體。科學家也發(fā)現(xiàn)，某些細胞中的蛋白能協(xié)助G-四聯(lián)體形成，少了它們形成的速度會很緩慢。

由于G-四聯(lián)體多出現(xiàn)在調(diào)控基因表現(xiàn)的區(qū)域，合理的推測它應該扮演調(diào)節(jié)基因表現(xiàn)的角色?？茖W家將能形成G-四聯(lián)體區(qū)域DNA的鳥嘌呤置換為其他鹼基，的確發(fā)現(xiàn)會使該基因表現(xiàn)下降；此外，若使用能與G-四聯(lián)體結合的小分子化合物處理細胞時，那些具有G-四聯(lián)體的基因表現(xiàn)量會明顯受到改變，而不具此構造的基因表現(xiàn)較不受影響。

最近，加拿大皇后大學（Queen’sUniversity）一位博士班研究生CaitlinMiron女士（28歲），從數(shù)量龐大的化合物中篩選出一款新穎的、能與G-四聯(lián)體相結合的化學分子，將有機會用于抑制癌細胞的生長與轉移。Miron說：“雖然G-四聯(lián)體能抑制基因的表現(xiàn)，但是此解構很容易被細胞內(nèi)某些酵素解開，而我們篩選出來的藥物，作用有如強力膠一般會將此結構固定住，因此能抑制致癌基因的表現(xiàn)。”

Miron已經(jīng)測試此新穎藥物對數(shù)種癌細胞生長的影響，結果顯示有些種類的癌細胞生長確實受到抑制了。由于本次發(fā)現(xiàn)的重要性，Miron于最近（2017年11月）獲頒“Mitacs杰出創(chuàng)新獎”（MitacsAwardforOutstandingInnovation）。有了此項突破性的進展，科學家將能以此為基礎開發(fā)治療癌癥的新藥。