在一項新的研究中，來自美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院的研究人員開發出首個系統來觀察新合成的端粒中斷裂的DNA的修復。這一進展對設計新的癌癥藥物產生重要影響。相關研究結果于2016年10月19日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Break-induced telomere synthesis underlies alternative telomere maintenance”。

維持染色體的末端（被稱作端粒）完整性允許細胞持續地分裂和實現永生。論文通信作者、賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院癌癥生物學副教授Roger Greenberg博士說，“端粒非常像鞋帶末端上的鞋花---它們阻止DNA末端受到磨損。”

在大多數癌細胞類型中，端粒通過一種特定的被稱作端粒酶的酶將重復性的端粒DNA序列加入到染色體末端上來保持完整。癌細胞也能夠使用第二種涉及基于DNA修復的機制---被稱作端粒延伸替代（alternative lengthening of telomeres, ALT）---的方法。一般而言，癌細胞選擇其中的任何一種端粒維持方法就可變得永生。總的來說，大約15%的癌癥（比如，軟骨瘤、骨癌和腦癌）利用ATL過程來進行端粒延伸和維持。

當DNA發生斷裂時，它觸發乳腺癌抑制蛋白BRCA1和BRCA2等DNA修復蛋白發揮作用，并且與其他的輔助蛋白一起附著到受損的DNA片段上。這些蛋白讓這種DNA片段延伸出來，從而允許它被端粒DNA互補序列所識別。一般而言，這種被稱作同源重組的機制是兩個幾乎相同的DNA分子進行交換DNA構成單元（building block）時發生的。

在當前的這項新的研究中，研究人員發現端粒使用一種獨特的修復過程來制造新的DNA，他們稱之為“斷裂誘導的端粒合成（break-induced telomere synthesis）”。他們發現端粒的同源重組不同于涉及BRCA1、BRCA2和Rad51蛋白的其他類型的同源重組，其中這些蛋白在乳腺癌患者和有風險患上乳腺癌的人體內發生突變。

Greenberg說，“這就是我們想要在癌細胞中阻止的東西，但是在此之前，當它在發生時，直接追蹤這個過程是不可能的。這是首項研究實時地追蹤同源重組的所有主要步驟。如今，鑒于我們更好地了解這個過程，在這個過程的不同點進行干擾來阻止癌細胞中的端粒不會持續延伸是可能的。這可能會將它們推向細胞死亡的邊緣。”