DNA 是生物体内最重要的遗传物质，会形成一种“双螺旋”结构，借此才能完美地将遗传讯息精确复制而遗传给下一代。然而 DNA 的构造还有其他可能性，英国剑桥大学先前就已发现细胞中尚有一种“四螺旋”的 DNA 结构，主要发生于富含“鸟嘌呤”（Guanine，G）的区域，因此也称作“G-四联体”（G-quadruplex）。进一步科学家还发现 G-四联体常出现于癌症相关基因的 DNA 区域内，很可能扮演着开启或关闭这些基因的角色，因此四螺旋于癌症治疗也有其重要性，也希望新药研发公司能重视此生物学的基础发现。
剑桥大学化学系的尚卡尔‧巴拉苏布拉曼尼安（Shankar Balasubramanian）教授为了更全面性研究 G-四联体于人类细胞 DNA 的分布情形，首先研发出能精确辨认 G-四联体构造的“抗体”（注）。有了这项强有力的“研究工具”后，研究团队得以将细胞中大部分 G-四联体分离出来。再借由次世代核酸定序分析这些四联体的核酸序列，并与已知的人类基因体序列比对后发现，细胞中的 DNA 竟有约一万个 G-四联体，而且多分布于调控基因表现的 DNA 区域，此外癌症相关基因的区域出现 G-四联体的机会更高。研究内容已刊登在 2016 年 9 月的《自然遗传学》（Nature Genetics）期刊。
当 DNA 处于双股螺旋结构时 G-四联体并不会产生，只有在 DNA 进行复制或基因转录时，双股结构暂时被“解开”而暴露出单股 DNA，才有机会形成 G-四联体。科学家也发现，某些细胞中的蛋白能协助 G-四联体形成，少了它们形成的速度会很缓慢。
（Source：PMC）
由于 G-四联体多出现在调控基因表现的区域，合理的推测它应该扮演调节基因表现的角色。科学家将能形成 G-四联体区域 DNA 的鸟嘌呤置换为其他碱基，的确发现会使该基因表现下降；此外，若使用能与 G-四联体结合的小分子化合物处理细胞时，那些具有 G-四联体的基因表现量会明显受到改变，而不具此构造的基因表现较不受影响。
最近，加拿大皇后大学（Queen’s University）一位博士班研究生 Caitlin Miron 女士（28 岁），从数量庞大的化合物中筛选出一款新颖的、能与 G-四联体相结合的化学分子，将有机会用于抑制癌细胞的生长与转移。Miron 说：“虽然 G-四联体能抑制基因的表现，但是此解构很容易被细胞内某些酵素解开，而我们筛选出来的药物，作用有如强力胶一般会将此结构固定住，因此能抑制致癌基因的表现。”
Miron 已经测试此新颖药物对数种癌细胞生长的影响，结果显示有些种类的癌细胞生长确实受到抑制了。由于本次发现的重要性，Miron 于最近（2017 年 11 月）获颁“Mitacs 杰出创新奖”（Mitacs Award for Outstanding Innovation）。有了此项突破性的进展，科学家将能以此为基础开发治疗癌症的新药。
注：抗体具专一性，一种抗体只会和一种抗原结合，已经广泛应用于基础科学研究和生医检验。此外，近年来还有愈来愈多抗体发展为抗癌药物。
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（首图来源：shutterstock）
