【盤點】癌症基因組亮點研究薈萃

06-23

癌症基因組圖譜計劃（The Cancer Genome Atlas，TCGA）是國際癌症基因組聯盟最大的一個研究項目。該項目啟動於2006年，耗資1億美元，目的在於繪製1萬個腫瘤基因組圖譜。

如今來自16個國家的科學家已經通過通力合作完成了該項目，揭示了近10000個與癌症相關的基因突變。那麼下一步科學家們該去做什麼？一些科學家希望繼續關注癌症的測序，而另一些研究人員則想要探索這些新揭示的突變如何影響癌症的發生和發展？

近日，刊登在兩篇Nature雜誌上的研究論文中，科學家們共同發表了他們最新的癌症基因組研究成果，其中第一篇研究報告中，Jason Wong及同事對14個癌症類型的1161個人類癌症基因組，發現基因啟動子上突變密度的增加與轉錄啟動活動和核苷酸切除修復的損傷有關。而在第二篇研究報告中，研究者Nuria Lopez-Bigas及同事對來自黑素瘤的基因組數據進行了一項特殊分析，發現了在啟動子區域內活躍轉錄因子結合點上的體細胞突變率會發生增加，進而揭示了皮膚癌樣本突變率的增加與切除修復的機會的降低有關。

本文中，小編盤點了近年來癌症基因組領域的最新研究進展。

【1】Nature：揭示癌症基因組啟動子突變數量顯著增加機制

doi:10.1038/nature17437

在一項新的研究中，來自澳大利亞新南威爾士大學（UNSW）的研究人員發現DNA修復在我們的基因組的重要區域受到損傷，從而對人體修復DNA損傷的能力提供新的認識。

修復諸如紫外線輻射和香煙煙霧之類的能夠導致突變的環境因素對DNA造成的損傷是阻止我們的細胞發生癌變的一種基本過程。

在這項研究中，研究人員分析了來自14種癌症類型的1161種腫瘤樣品的2千萬多個DNA突變。他們發現在許多癌症類型中，尤其是皮膚癌，發生在被稱作「基因啟動子」的基因組區域中的DNA突變數量特別高。重要的是，這些DNA序列控制著基因如何表達，而這又會決定細胞的類型和功能。相關研究結果於2016年4月13日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Differential DNA repair underlies mutation hotspots at active promoters in cancer genomes」。

【2】Nat Genet NEJM：科學家開發出強大的交互工具可深挖癌症基因組數據

doi:10.1038/ng.3466

最近，來自聖猶大兒童研究醫院的研究人員開發了一種新型的網路應用和數據裝置，其就為全球科學家們提供了強大的交互工具幫助他們理解引發兒童癌症的各種突變，相關研究刊登於Nature Genetics雜誌上。這種特殊的工具名為ProteinPaint，其可以幫助有效地揭示改變編碼蛋白指令且引發兒童癌症的突變，該工具可為當前的工具提供關鍵的信息，比如其可以揭示突變是新診斷出的還是複發出現的，或者突變是否是在所有細胞中發生或者僅是在癌症中發生的。

ProteinPaint工具的新型交互圖譜可以幫助科學家們觀察分析單一基因及編碼的蛋白所發生的所有突變，其中就包括突變類型、癌症亞型的頻率及蛋白結構域的位置，相關的信息或可幫助揭示癌症的起源、進展及複發的機制。Jinghui Zhang博士說道，新型工具對於幫助科學家們利用基因組數據進行癌症研究非常關鍵，而我們開發的ProteinPaint就可以幫助挖掘大量癌症基因組的數據以供科學家們進行研究。

目前存在多種類型的突變可以干擾編碼蛋白的基因，以至於最終引發癌症，ProteinPaint工具可以整合來自多個數據裝置中的突變信息，從而就增強了其功能，目前ProteinPaint工具中包含了在1000多名患21種類型癌症兒童中發現的幾乎27500種突變的信息，而且這些數據也將會在近日進行更新。

【3】PNAS：癌症基因組的「暗物質」或可誘發機體免疫反應

doi:10.1073/pnas.1517584112

近日，一項刊登在國際雜誌Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究論文中，來自美國西奈山伊坎醫學院(Icahn School of Medicine)的研究人員通過研究發現，癌細胞中的一類非編碼RNA分子可以刺激引發機體免疫反應，這類非編碼RNA分子具有和病原體類似的特性，由於其在癌症中可以表達並被放大，因此機體中所產生免疫反應或許就會影響癌症的發展。

這項研究開始於對基因組中暗物質的研究，基因組的暗物質是一類衛星DNA，其可以產生大量的非編碼RNA（ncRNA），這類RNA分子並不會產生蛋白質，但卻具有重要的調節作用；Benjamin Greenbaum博士指出，我們在人類和小鼠的癌細胞中發現了大量的ncRNAs，這些RNA分子存在於機體的垃圾DNA區域，在過去5年里，科學家們慢慢開始研究發現ncRNAs或許也具有重要的作用。

【4】Cell NEJM：全球癌症基因組圖譜計劃又一研究突破闡明致死性腎癌的發病機制

doi:10.1016/j.cell.2015.10.025

最近，發表在國際雜誌the New England Journal of Medicine上的一篇研究論文中，來自從事癌症基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas）研究計劃的科學家通過進行研究，對第二種常見類型的腎癌的兩種類型進行了分子特性的分析，並且對這種常見類型的腎癌進行了不同的分類。

每年乳頭狀腎細胞癌 (Papillary renal cell carcinoma)在常見腎癌中的發病率就佔到了15%至20%，長期以來這種腎癌被分為1型和2型，但研究者對於引髮乳頭狀腎細胞癌發生的遺傳和分子原因知之甚少，而正因為此也一直沒有有效的療法來幫助治療乳頭狀腎細胞癌。

文章中，研究者Hui Shen博士表示，乳頭狀腎細胞癌為科學家們提出了一個特殊的問題，即在某些病人中，疾病雖然沒有任何痛感，但卻已經廣泛擴散於患者的腎臟中了，而在其他病例中，單一的損傷或許是極度惡性的；本文研究中研究者不僅為臨床醫生們提供了其所需的基於臨床結論的研究數據，而且還為開發新型靶向療法來更好地治療乳頭狀腎細胞癌亞型提供希望。

【5】Cell：全面解析大規模癌症基因組

doi：10.1016/j.cell.2014.09.050

來自癌症基因組圖譜研究網路(The Cancer Genome Atlas Research Network， TCGA)的研究人員針對甲狀腺癌（thyroid cancer）進行了綜合分析，鑒別出了一些侵襲性腫瘤的標記物，這有可能為給予個別患者適當的治療方法提供了更好的靶點。

研究結果表明，有可能可以基於一些遺傳標記物將這一疾病進行重新分類，推動甲狀腺癌更多地受益於精準施藥。

「對於甲狀腺癌基因組景觀的這一認識將改進它的分類，改善分子診斷。這將幫助我們將那些需要積極治療的患者與腫瘤不太可能會生長或擴散的患者區分開來，」密歇根大學醫學院病理學教授Thomas J. Giordano博士說。

在過去的30年里甲狀腺癌的發病率提高了3倍，它是美國最快速增長的癌症。儘管這些腫瘤通常生長緩慢，且結合手術、甲狀腺激素和放射性碘很容易進行治療，一些患者將會形成更為侵襲性和致命性的甲狀腺癌。

【6】Nature：12個腫瘤類型的基因組「景觀」

doi:10.1038/nature12634

作為「癌症基因組圖譜」之Pan-Cancer項目的一部分，本文作者發表了對來自超過3000個腫瘤、代表12個腫瘤類型的點突變和小「得失位」所做的數據分析。他們的發現包括127個顯著突變的基因，它們來自與癌症有已經確定的聯繫和新發現聯繫的細胞過程。他們還發現，腫瘤形成所需的驅動突變的數量是相對較小的。進一步的分析還識別出了對存活有顯著影響的基因以及腫瘤發生過程中的突變事件的可能時間順序。

來自華盛頓大學醫學院的科學家們通過檢測12種主要的癌症類型，鑒別出了127個似乎驅動了機體眾多腫瘤發生與發展的多次突變基因。這一研究發現為設計出新的診斷工具及更個體化的癌症治療創造了條件。相關論文發表在著名科學期刊《自然》（Nature）雜誌上。

【7】Nature：深入剖析致死性癌症的基因組或助力新型靶向療法的開發

doi:10.1038/nature14664

小細胞肺癌是一種致死性的癌症，通常惡性疾病往往診斷較晚，由於患者的生存率如此之低以至於醫生們都不願意對患者進行手術來移除腫瘤；然而目前惡性癌症發生的分子機制並不清楚，而從1995年至今也沒有被FDA批准的用於治療小細胞肺癌的新型療法。

如今刊登在國際雜誌Nature上的一篇研究報道中，來自德國科隆大學等處的研究人員收集了100多份人類小細胞肺癌腫瘤組織樣本，並且對這些樣本進行了基因組測序研究，研究者鑒別出了引發小細胞肺癌的關鍵步驟，這對於開發新型療法或帶來一定的幫助。

隨著對大量樣本的分析，一些引發小細胞肺癌的多種突變圖譜也漸漸浮出水面，研究者發現兩種腫瘤抑制子Rb和p53功能的缺失或是引發腫瘤開始的原因，更重要的是相關研究也鑒別出了新型的治療靶點。研究者發現，在大約25%的病例中，Notch蛋白的受體都處於突變的階段，而該蛋白位於細胞表面，當Notch蛋白同受體結合後就會開啟胞內一系列的信號級聯反應，從而就會控制細胞的發育和生長。

【8】Cell：英國完成一種傳染性癌症基因組的測序

doi:10.1016/j.cell.2011.11.065

近日，來自英國Sanger研究院，Illumina Cambridge公司等處的研究人員完成了一種傳染性癌症的基因組測序，並從中發現了一些突變，解析了這種癌症的來源，以及如何變得具有傳染性的。相關論文發表在2月17日的《細胞》（Cell）雜誌上。

這種癌症主要發生在世界上最大的肉食性有袋動物：袋獾身上，這種動物也被稱為塔斯馬尼亞惡魔（Tasmanian Devil），現今只分布於澳大利亞的塔斯馬尼亞州。袋獾是袋獾屬中唯一未滅絕的成員，其在研究領域最著名的就是袋獾面部腫瘤疾病。

袋獾面部腫瘤是一種獨特癌症，常出現於袋獾面部或嘴部，但通常會擴散至袋獾的內臟，它與另外一種在犬類中傳播的惡性腫瘤是世界上僅有的兩種可通過上述方式傳播的癌症。

【9】Science：「跳躍基因」重組癌基因組

doi：10.1126/science.1251343研究人員發現了一個能夠重組癌症基因組，導入數百個突變的新機制。作為肺癌和大腸癌的共有特徵，以往因錯誤識別而遭到忽視的這一機制，提出了一些有關環境因素對腫瘤演化影響的問題。這項研究發表在8月1日的《科學》（Science）雜誌上。

17%的人類基因組都是由稱作為LINE-1元件的「寄生」重複DNA片段構成，有時候這些LINE-1會自我複製並移動到基因組中新的位點。較為少見的是，它們會異常地撿起一塊鄰近的非LINE-1 DNA，將它複製到新的位點：這一過程被稱之為LINE-1轉導。

論文資深作者、維爾康姆基金會桑格研究所(Wellcome Trust Sanger Institute) 的Peter Campbell 博士說：「四分之一的引起癌症突變的LINE-1事件都是由於轉導所致，其對突變景觀做出了重大的貢獻，而以往卻並未證實這一點。在這項研究之前，由於錯誤的解讀，這類改變大多遭到忽略；現在我們了解了這一過程，這非常的重要。」

【10】NCI發布最大規模癌症相關基因變異資料庫

新聞原文閱讀：Largest cancer gene database made public

美國國家癌症研究所（NCI）科學家發布了有史以來規模最大的癌症相關基因變異資料庫，為研究者們提供了迄今為止最全面的方式，搞清楚如何將治療藥物靶向疾病。

周一NCI在一份聲明中稱，基於基因組學研究的新資料庫，將對全球開放獲取，預計將有助於研究人員加快新葯的開發，同時能夠更好地將患者與療法進行匹配。

當前所使用的大多數抗癌藥物，都是基於其實證作用（empirical activity）。其中的大多數藥物，我們知道存在作用靶標，但這些藥物並沒有與任何基因組學聯繫起來。

大多數的癌症治療涉及很多的猜測工作，因為醫生也沒有辦法確定某一特定患者是否有可能對當前許多常用藥物或化療有響應，抑或其癌症是否會對所用藥物產生抗性。

為了創建資料庫，NCI研究團隊對60株人類癌細胞系進行了測序，得到了一張針對身體不同部位癌症特異性基因突變的詳盡列表。

該項研究的成果已發表於美國癌症研究協會期刊《癌症研究》（Cancer Research）。

【11】EBioMedicine：全基因組測序高效識別癌症相關基因突變

doi:10.1016/j.ebiom.2014.12.003

UT西南醫學中心癌症研究人員已經證明，全基因組測序可用於識別癌症的遺傳性風險，其可以潛在地改善癌症的預防，診斷和治療。

這是首次研究使用了全基因組測序以評估一系列258癌症患者的基因組，診斷其癌症傾向性突變情況。這項研究發表在雜誌EBioMedicine上。全基因組測序是新的基因工具，能夠確定比以往更多的DNA序列。

我們的研究結果顯示，近90％的臨床鑒定突變可被明確地檢測到，同時還有額外的癌症基因突變被發現。研究者幫助患者評估許多類型癌症，包括腎，皮膚，肺，乳腺，卵巢，結腸，內分泌和前列腺癌的風險。一旦癌症已知的遺傳傾向被發現，Ross博士和她的團隊就可實施早期癌症的最佳治療方法或者更好的策略預防癌症不形成。

所有約5％到10％的癌症是由已知的遺傳基因突變引起的。這些突變一代一代傳下來。BRCA1和BRCA2基因突變是遺傳性乳腺癌最常見的原因。 BRCA基因突變是最出名的，是因為他們增加患乳腺癌的風險，同時也造成卵巢癌，前列腺癌，胰腺癌和其它癌症的風險增加。（生物谷Bioon.com）

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