確定癌癥突變的新方法可能導致更有針對性的治療
癌細胞的DNA經常發(fā)生突變,這可以給科學家提供線索,讓他們知道癌癥是如何開始的,或者哪種治療方法可能最有效。發(fā)現(xiàn)這些突變可能是困難的,但一種新的方法可能提供更完整、全面的結果。
一組研究人員開發(fā)了一種新的框架,可以將現(xiàn)有的三種尋找這些大的變異的方法——結構變異——結合成一幅更完整的圖像。這項新方法于2008年9月10日發(fā)表在《自然遺傳學》雜志上,它可以幫助研究人員發(fā)現(xiàn)癌細胞DNA的新結構變異,并進一步了解這些癌癥是如何開始的。
我們能夠設計并使用這個計算框架將這三種方法連接在一起,從而獲得基因組最全面的視圖,”賓夕法尼亞州立大學生物化學和分子生物學助理教授、論文通訊作者之一馮岳表示。“每種方法本身只能回顧部分結構變化,但當你整合三種不同方法的結果時,你就能對癌癥基因組有最全面的了解。”
結構變異是DNA中的大突變,可導致致癌基因被激活。例如,某些類型的腦癌,例如折磨美國參議員約翰·麥凱恩和愛德華·肯尼迪的腦癌,可以由放大某些致癌基因的結構變異引起。在某些癌癥中,知道病人有這種異常有助于醫(yī)生決定最佳治療方案。
研究人員說,發(fā)現(xiàn)這些結構變異有幾個重要原因。
“在人類癌癥中發(fā)現(xiàn)的許多結構變異似乎并沒有直接影響到一個基因,”Jesse Dixon說,他是Salk研究所的Helmsley-Salk研究員,也是這篇論文的第一作者和通訊作者之一。“相反,許多結構變異出現(xiàn)在基因組的非編碼部分,這在歷史上被稱為“垃圾DNA”(junk DNA)。至于這些變異為何會導致癌癥,可能有點神秘。”
岳補充說:“如果你是一名癌癥患者,了解導致癌癥的結構變異可以幫助我們理解你為什么生病,以及哪種治療可能是最好的。”
研究人員使用了三種現(xiàn)有的方法來尋找結構變異:光學繪圖、高通量染色體構象捕獲(Hi-C)和全基因組測序,后者已被用于發(fā)現(xiàn)大多數已知的結構變異。
通過他們的新方法,研究人員發(fā)現(xiàn)了30多種癌細胞的結構變異。這個科學家小組也用同樣的方法開始研究為什么某些類型的結構變異可能會導致癌癥。
研究人員觀察到的是,一些結構變異似乎會影響DNA非編碼序列中的調控基因“開關”。有缺陷的開關阻止適當地打開或關閉特定的基因,這可能導致癌癥。他們還使用Hi-C方法來探索結構變化如何影響三維基因組結構——DNA如何在細胞內自我折疊。
”細胞雖小,但是他們的DNA是非常long-laid在一條線,一個細胞的所有DNA將超過兩米長,”德克說工作,項目的教授和主任在馬薩諸塞大學系統(tǒng)生物學,霍華德休斯醫(yī)學研究所的研究員和論文的通訊作者。這就是DNA需要以復雜方式折疊的原因。我們發(fā)現(xiàn),癌細胞的基因組改變會導致基因組折疊方式的不同,從而導致基因被錯誤的調控開關打開或關閉。
這個科學家團隊能夠發(fā)現(xiàn),結構變異會影響癌細胞的基因組折疊,而這些變化可能會導致癌癥。
迪克森說:“我們過去的一個發(fā)現(xiàn)是,我們的基因組被折疊成不同的結構,幾乎就像一個小社區(qū)。”“似乎是一些結構變異導致了這些社區(qū)的變化,比如致癌基因從一個基因沉默的社區(qū)轉移到了一個基因被激活的社區(qū)。”
科學家們認為,這項工作可以使人們更好地預測哪些結構變異可能導致癌癥,以及它們可能針對哪些基因。
國家健康研究所、霍華德休斯醫(yī)學研究所、歐洲研究理事會、英國癌癥研究中心、惠康信托基金幫助支持了這項工作。
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