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《自然》杂志:国际癌症基因组网络初步建立

2010-04-16 00:00 小茜 生物通 阅读 0
核心摘要: 最新一期《自然》杂志发表了国际癌症基因组学会(ICGC)的文章,介绍了全球多国参与的癌症基因组研究计划。该计划旨在分析50种癌症类型的25000个基因组,以绘制完整的致癌基因突变图谱。文章详细描述了已完成的5个癌症基因组(白血病、乳腺癌、肺癌、黑色素瘤和脑癌)的研究成果,包括关键基因突变、致癌因素影响及潜在治疗靶点。ICGC的目标是在2020年前找出所有致癌基因元凶,推动癌症诊断与治疗。

最新一期《自然》杂志发表了国际癌症基因组学会(ICGC)的文章,题为“International network of cancer genome projects”。该文由全球多个国家的科学家共同撰写,从多个角度描述了当前癌症基因组研究计划的进展与前景。

预计2010年将发表数百个个人癌症基因组序列,此后每年将有数千个序列发表。国际癌症基因组联合体(ICGC)的宗旨是跟踪与成人和儿童主要癌症(共50种不同癌症类型和/或亚型)相关的大规模癌症基因组研究数据。在本期《自然》中,ICGC团队(www.icgc.org)介绍了该项目的政策与规划。

目前,国际癌症基因组计划正联合全球力量对癌症基因组开展研究,涵盖50种不同类型的癌症,计划分析25,000个癌症基因组,以帮助科学家从基因组学、表观遗传学和转录组学水平解释癌症的发生与发展。科学家们希望这些结果能为癌症的预防或治疗提供有意义的指导。

该计划由加拿大、美国、英国、中国、澳大利亚、西班牙、法国、德国、印度、日本、意大利等多个国家的研究机构参与并分工合作,目标是在2020年前找出所有困扰人类的致癌基因元凶,进而诊断和治疗这一“绝症”。美国国家癌症研究所副所长安娜·巴克表示,这将是迄今为止世界上最大的基因工程,几乎相当于100个人类基因组计划。

不同国家负责不同类别的癌症基因组:中国负责破译胃癌基因组,日本负责肝癌,印度负责口腔癌,美国负责脑癌、卵巢癌和胰腺癌等。该计划旨在利用先进、快速的基因组测序新技术,详细研究50种癌症,找到所有与癌症相关的基因突变,最终绘制完整的致癌基因突变图谱。

目前已获得的癌症基因组图谱

截至目前,已有5个癌症基因组完成测序,分别是白血病、乳腺癌、肺癌和黑色素瘤基因组。

第一个白血病癌症基因组

美国华盛顿大学的科学家首次解码了一名急性髓系白血病患者的完整基因组,找出一系列新基因。通过比较肿瘤组织和正常组织,研究人员准确识别出10个发生突变的基因,这些基因明显诱发急性髓系白血病,其中8个此前从未被发现。这些基因中,3个抑制肿瘤生长,4个促进癌细胞生长,另外1个可能影响药物进入细胞。这是第一个人类癌症基因组序列,相关研究发表于2008年11月5日《自然》杂志。

乳腺癌基因组

加拿大科学家采用下一代测序技术,研究了一名雌激素受体α阳性转移性小叶乳腺癌患者的基因组和转录组。该成果作为封面文章发表于2009年10月的《自然》杂志。研究团队对从原发肿瘤诊断到出现转移的9年间,患者的基因组和转录组变化进行了详细追踪,比较了同一患者转移肿瘤与原发肿瘤中的体细胞非同义编码突变,并结合基因组和转录组数据进行分析。

结果显示,转移灶的体细胞中发现32个非同义编码突变,并对其进行了突变频率检测。在原发肿瘤中,有5个突变(ABCB11、HAUS3、SLC24A4、SNX4和PALB2)频率较高,6个突变(KIF1C、USP28、MYH8、MORC1、KIAA1468和RNASEH2A)频率较低,另有19个突变未在原发肿瘤中发现。这些数据表明,癌症患者体内存在一种新的RNA编辑模式,重新编码SRP9和COG3的氨基酸序列。研究者得出结论,单个核苷酸突变的不均匀性可导致乳腺癌低水平扩散,加剧疾病进展。

肺癌与黑色素瘤基因组

2009年12月17日,《自然》在线版同时发表了两篇癌症基因组研究论文,题为“A small-cell lung cancer genome with complex signatures of tobacco exposure”和“A comprehensive catalogue of somatic mutations from a human cancer genome”。两项研究由同一团队完成,指出癌症其实可以预防。研究分别分析了肺癌和皮肤癌的基因组,发现两种癌症患者受致癌因素(吸烟与日照)影响,基因组序列发生癌变。皮肤癌和肺癌是世界上最常见的两种癌症,每年导致约25万人死亡,而这两种癌症实际上是可以预防的。

桑格研究所的血液学家、遗传学家Peter Campbell(文章通讯作者)表示,黑色素瘤患者基因组中有33,345个明显突变,肺癌患者基因组中有22,910个明显突变。这些突变并非均匀分布,而是集中在基因编码区域外围。Campbell指出,这些发现有助于回答癌症研究中的关键问题:致癌因素是否直接引发基因癌变?癌变后的细胞是否具有抵制DNA修复的功能?研究小组发现,大部分突变是单个核苷酸对的变异,因此可通过追踪这些变异来测定致癌因素对癌症发生的影响程度。例如,在小细胞肺癌研究中,可追踪吸烟的影响;在黑色素瘤研究中,可追踪紫外线辐射的影响。

脑癌

加州大学洛杉矶分校的研究人员公布了脑癌细胞系的全基因组测序结果,这是首次对单个癌症细胞系进行最彻底的测序分析。利用最新技术,测序工作在一个月内完成,成本约3.5万美元。研究成果发表于《PLoS Genetics》。该测序工作针对U87胶质瘤细胞系,全球超过1000个实验室正在使用该细胞系。选择该细胞系是因为其研究最为充分。测序结果揭示了几乎所有潜在的致癌染色体易位以及导致癌症发展的基因缺失和突变。研究人员从细胞系中提取遗传物质长链,随机截断后,利用新一代测序技术同时读取数十亿个DNA片段,经过10亿次以上分析确保高灵敏度和精确度。了解驱动癌症发展的基因突变后,临床医生可选择最适于攻击癌症特定分子签名的疗法,为患者提供更有效的治疗。该测序工作还揭示了驱动癌症的分子异常,为开发只攻击癌细胞而不损害健康细胞的新疗法提供了靶标。

(生物通 小茜)

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