摘要： 在细胞和模型生物中构建癌症相关的基因变异对明确它们在肿瘤发生中的作用以及开发准确的人类癌症临床前模型均十分重要，然而焦点基因扩增作为人类癌症中常见的致癌基因激活机制，至今仍难以在原代细胞或体内进行建模。2024年12月18日，来自美国纪念斯隆凯特琳癌症中心的Andrea Ventura团队在Nature上发表了题为“Engineered extrachromosomal oncogene amplifications promote tumorigenesis”（doi: 10.1038/s41586-024-08318-8）的论文。该研究介绍了一种通用策略，能够以时空可控的方式，在细胞和小鼠中利用外染色体DNA，实现大规模焦点基因扩增（focal gene amplifications）。焦点基因扩增是指在特定基因区域内发生的基因拷贝数异常增加，基因表达水平随着扩增显著提升，是癌症中常见的基因改变之一。这种扩增可以发生在染色体上或以非染色体形式出现，例如染色体外DNA（ecDNA）。作者利用Cre酶介导两个loxP位点间重组的能力，将位点间所夹带的基因组区域环化，得到了可以稳定表达H2B-GFP基因的环形ecDNA。同时，作者利用第二荧光标记元件mScarlet，设计了双标记系统，可以追踪含有ecDNA的细胞的动态变化。此外，该系统还利用潮霉素抗性元件，探究人工选择压力导致的ecDNA的积累。随后，作者应用该方法在小鼠体内生成了Cre诱导的，可以表达Myc和Mdm2基因的ecDNA，并证明了携带Mdm2基因的ecDNA在原位肝细胞癌小鼠模型中能够促进肿瘤的形成。该项研究推进了人们对癌症中ecDNA的理解，具有潜在的临床意义，靶向它们的治疗可能成为新的策略。此外，了解它们的形成可以在早期癌症发展中提供预防措施。不仅如此，该研究还为科研人员提供了新的工具，对于开发携带特定焦点基因扩增的小鼠模型以及更有效地建模具有重要价值。