科学家揭示：DNA每日自我折叠，失控成癌症根源

在你读这句话的时候，你身体里每一个细胞的DNA，正在不停地折叠、展开、再折叠。

这不是比喻。2026年2月，美国索尔克研究所杰西·迪克森团队在《自然遗传学》发表了一项重要研究，首次系统揭示了人类基因组三维折叠的动态规律：基因组的不同区域以截然不同的速度完成折叠和展开，而这种速度差异，直接决定了一个细胞"是什么"，以及当这套系统出错时，它如何走向癌症或发育障碍。

两米DNA塞进细胞核，靠的是一套精妙的折叠机器

每个人类细胞的细胞核，直径只有约6微米，但其中塞着约两米长的DNA，包含大约60亿个碱基对。为了让这条长链既能高度压缩储存，又能在需要时快速读取，细胞进化出了一套精巧的折叠方案，核心工具是一种叫做黏连蛋白（cohesin）的蛋白质复合物。

黏连蛋白沿着DNA滑动，把相距遥远的基因组区段拉近，形成一个个环状结构，就像用回形针把一张长纸带夹出无数个小圆圈。它的"助手"NIPBL蛋白则负责推动黏连蛋白在DNA上移动，控制环的形成节奏。过去的研究已经知道这些环不是永久存在的，它们会不断生成和解散。

但问题在于：不同地方的环，解散速度一样吗？为什么有些区域的折叠比其他区域更活跃？这正是迪克森团队这次想搞清楚的。

杰西·迪克森医学博士和哲学博士泰莎·波佩利用人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞发现，基因组的动态三维结构会影响细胞特性。图片来源：索尔克研究所

研究人员在永生化人视网膜色素上皮细胞中大幅降低NIPBL的含量，观察基因组在失去"折叠驱动力"后如何展开。结果出乎意料：展开过程并不均匀。某些区域几乎立刻松弛，而另一些区域则在数小时后才缓慢展开。更有意思的是，这种速度差异与区域内基因的活跃程度高度相关。

在基因沉默、功能不活跃的区域，环状结构比较稳定，持续时间更长，像一个安静的档案柜，内容不常取用，结构也就不需要频繁更新。而在基因高度活跃的区域，折叠的周转速度快得多，这些基因正在积极指挥细胞执行特定功能，需要不断建立和刷新与远端调控元件之间的联系。

细胞靠不停"重读自己"来记住自己是谁

这个发现引出了一个更深刻的生物学洞察：细胞维持自身身份的方式，可能恰恰依赖于这种持续不断的折叠运动。

研究团队进一步在由人类诱导多能干细胞分化出的心肌细胞和神经元中验证了这一想法。结果显示，心肌细胞中折叠动态最活跃的区域，正好集中在与心脏功能直接相关的基因周围；神经元中最活跃的区域，则对应神经元特异性功能基因。

Tessa Popay博士（左）和Jesse Dixon医学博士、哲学博士（右）发现，基因组的动态变化会影响基因表达，并且似乎在强化细胞身份方面尤为重要。图片来源：索尔克研究所

论文第一作者、博士后研究员泰莎·波佩对此给出了一个形象的解释："我们的基因组持续不断地折叠和展开，这个过程对帮助细胞'记住'它应该是什么可能特别关键，因为它不断刷新着不同细胞类型特有的基因表达。"换句话说，折叠运动本身就是一种细胞记忆的维持机制，细胞通过反复"阅读"自己的关键基因来强化身份认同。

这个机制一旦出错，后果可能非常严重。

迪克森在论文中直接点出了临床意义："这些基因组折叠机制在每一个细胞中都严格控制着细胞身份，所以当相关蛋白发生突变时，出现像科内莉亚·德·兰格综合征这样影响全身多个部位的发育障碍，其实是完全说得通的。"科内莉亚·德·兰格综合征正是由黏连蛋白通路的基因突变引起，患者通常伴有智力障碍、自闭症样症状和多器官发育异常。

杰西·迪克森医学博士和哲学博士泰莎·波佩利用人类诱导多能干细胞衍生的神经元发现，基因组的动态三维结构会影响细胞特性。图片来源：索尔克研究所

癌症的逻辑则更主动，也更危险。迪克森认为，癌细胞可能主动利用了同样的原理，通过改变基因组中折叠动态最活跃的区域，重新编程细胞身份，让细胞"忘记"自己原本是什么，从而摆脱正常的生长控制，走向不受约束的增殖。

这项研究的重要性，在于它为一个长期悬而未决的问题提供了关键答案：基因组的三维结构究竟如何影响基因表达？此前的数据曾令人困惑，折叠似乎对基因表达影响甚微，但迪克森团队的新发现表明，问题不在于影响存不存在，而在于是否用正确的方式去观察它，也就是要把"动态"纳入考量，而非只看静态结构。

从基础科学到临床应用，还有相当长的路要走，但方向已经清晰。如果能精确干预折叠动态，理论上就有可能纠正癌症和发育障碍中的异常折叠模式，这为一类全新的治疗策略提供了分子层面的靶点和逻辑基础。

信息来源：https://scitechdaily.com/your-dna-is-constantly-moving-and-it-could-hold-the-key-to-cancer-and-autism/