بزرگترین مطالعه ژنتیکی تا به امروز، نمایه های DNA را که منجر به سرطان می شود، نشان می دهد

سرطان ها مانند دانه های برف مخرب هستند. هر کدام دارای مجموعه ای منحصر به فرد از جهش ها در ژن های خود هستند که به تدریج آنها را به سمت تاریک تبدیل می کنند. در نهایت، بدون توجه به همسایگان خود، سلول های جهش یافته بافت ها، اندام ها و زندگی را از بین می برند.

اما مجموعه‌ای از جهش‌های ژنتیکی آن‌ها - یک امضا - همچنین می‌تواند سقوط آنها باشد. مانند اثر انگشت یا DNA به جا مانده در صحنه جرم، ما می توانیم از این امضاها برای شکار سلول های سرطانی استفاده کنیم و مجرمان را با دارو میخکوب کنیم و در عین حال سلول های سالم و بی گناه را به حال خود رها کنیم.

کلید یک پایگاه داده است که این امضاها را مستند می کند. اثر انگشت اگر چیزی برای تطابق با آنها وجود نداشته باشد بی فایده است. بدون سایت‌های شجره‌شناسی منبع‌باز، راه‌اندازی درخت خانواده امکان‌پذیر نخواهد بود. به طور مشابه، برای تعقیب تروریست های بیولوژیکی مانند سرطان، ما به یک دفتر کل از مجرمان جهش ژنتیکی به عنوان مرجع نیاز داریم.

تازه گرفتیم. در یک مطالعه گسترده تیمی از بریتانیا با پوشش بیش از 12,000 تومور، تغییرات ژنتیکی را ترسیم کردند که منجر به تبدیل سلول‌های طبیعی به سلول‌های سرطانی می‌شود. این مجموعه داده گنجینه ای ارزشمند، «اثرانگشت» ژنتیکی منحصر به فردی از انواع رایج سرطان، اما همچنین جهش های فردی نادری را که تاریخچه یک فرد را منعکس می کند، ثبت کرد.

مطالعه و کاتالوگ حاصل از آن بزرگترین در نوع خود است. این تیم با مقایسه اطلس جهش جدید با مطالعات قبلی، 58 اطلس جدید را پیدا کرد که آنها را به تغییرات ژنتیکی بالقوه و عوامل سبک زندگی که منجر به سرطان می شود، راهنمایی می کرد. آنها سپس الگوریتمی برای تطبیق امضاهای جهش در پایگاه داده با نمونه‌های بافت جدید ایجاد کردند و یک سیستم کامل بررسی صحنه جرم را برای غربالگری سرطان ساختند.

"دلیل مهم شناسایی امضاهای جهش‌یافته این است که آنها مانند اثر انگشت در صحنه جرم هستند و به شناسایی مجرمان سرطان کمک می‌کنند." گفت: نویسنده اصلی این مطالعه، دکتر سرنا نیک زینال در دانشگاه کمبریج. "برخی از امضاهای جهشی دارای پیامدهای بالینی یا درمانی هستند - آنها می توانند ناهنجاری هایی را برجسته کنند که ممکن است با داروهای خاص مورد هدف قرار گیرند یا ممکن است نشان دهنده وجود "پاشنه آشیل" بالقوه در هر سرطان باشد."

چرخش

ما تقریباً 30 میلیارد سلول در بدن خود داریم. با افزایش سن، ژنوم هر سلول به آرامی حروف DNA خود را تغییر می دهد.

"در حال حاضر هر سلول در بدن من در حال انباشت جهش است، بنابراین اگر آنها به اندازه کافی عمر کنند، در نهایت به یک تومور تبدیل خواهند شد." گفت: نیک زینال. با این حال، بیایید به یاد داشته باشیم که یک انسان از 30 میلیارد سلول تشکیل شده است که همگی جهش‌هایی را انباشته می‌کنند و تنها یکی از آنها در طول زندگی من سرطان را شروع می‌کند. این شگفت انگیز است."

پس چرا برخی از سلول های طبیعی خراب می شوند؟

ما برای دهه‌ها می‌دانیم که ویرایش‌های کپی روی DNA می‌توانند ژن‌های سرطان‌زا یا پیش‌سرطان را فعال کنند، در حالی که ژن‌هایی را که معمولاً در برابر این فرآیند محافظت می‌کنند، خاموش می‌کنند. سلول های سرطانی نیز بیشتر از سلول های طبیعی تقسیم می شوند. این اکتشافات منجر به درمان های قدرتمندی از جمله شیمی درمانی و ایمونوتراپی شد.

اما این بینش ها نسبتاً خام هستند، مانند ترسیم چشم انداز ژنومی سرطان با یک ضربه قلم موی گسترده. فردیت کمی به داخل نفوذ می کند. و با سرطان، منحصر به فرد بودن میزبان و الگوی جهش های ژنتیکی اهمیت دارد.

امضاهای جهشی را وارد کنید.

در اینجا، تمرکز بر تغییرات در حروف دقیق DNA با تبدیل شدن یک سلول به سرطان است. انواع مختلف سرطان دارای جهش های متمایز هستند در حالی که مشترکات خاصی دارند. این امضاها هم عادات میزبان - برای مثال، اگر سیگار می کشند - و هم خود سرطان را نشان می دهد، مانند ناتوانی در ترمیم DNA آسیب دیده.

به عبارت دیگر، یک امضای جهشی، الگوی خاصی از تغییرات و ترمیم حروف DNA را در اثر انگشت بسیار شخصی‌شده سرطان فرد ثبت می‌کند. همانند اثر انگشت واقعی، شباهت هایی بین افراد مختلف و سرطان ها وجود دارد. این مطالعه مسیر هوشمندانه ای را در پیش گرفت: اول، آنها علائم مشترک سرطان ها را از اندام ها و افراد مختلف پیدا کردند. آنها سپس امضاهای بین اندام ها را مورد بررسی قرار دادند و در نهایت 120 امضای جهشی کلیدی را که در همه سرطان های این مطالعه رایج بود، مشخص کردند.

این فرآیند مانند عکس گرفتن از چهره‌های مختلف است، اما در نهایت آنها را با هم ترکیب می‌کنیم تا ویژگی‌های مشترک را پیدا کنیم، در حالی که تفاوت‌ها را نیز برجسته می‌کنیم.

این تیم با یک دارایی بزرگ شانس آورد: پروژه ژنوم 100,000 ژنومیکس انگلستان، که کل ژنوم ده ها هزار نفر را توالی یابی کرد. دکتر Dávid Szüts در مرکز تحقیقات علوم طبیعی در بوداپست، که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت: «تعداد بیشتری از توالی‌های کل ژنوم نسبت به پروژه‌های قبلی توالی‌یابی سرطان بزرگ دارد». از آنجایی که مکانیسم پشت بسیاری از امضاها هنوز ناشناخته است، این مطالعه ... همچنین زمینه مناسبی را برای تحقیقات بیشتر فراهم می کند.

رنگین کمان جهش

در مجموع، تیم برای تغییرات تک یا دو حرف DNA در 12,222 نمونه سرطان غربالگری کردند. مجموعه داده حاصل جانوری برای کشتن بود. برای کشف امضاهای جهش، آنها یک روش محاسباتی ایجاد کردند که جهش های رایج را از جهش های نادرتر تجزیه می کند. به عنوان یک بررسی سلامت، این تیم با تطبیق داده های خود از دو پایگاه داده منبع باز، که هر کدام شامل تقریباً 3,000 نمونه سرطان بود، یافته های خود را تأیید کردند.

نیک زینال گفت: [ما به] «هزاران و هزاران جهش را بررسی کردیم، و این به ما قدرت زیادی می‌دهد تا بتوانیم به الگوهای نمونه‌های بیمار نگاه کنیم».

برای هر عضو، تیم فقط 5 تا 10 امضای مشترک پیدا کرد که نشان دهنده یک رشته مشترک در سرطان است که می تواند برای درمان بهتر انتخاب شود. آنها با تطبیق امضاهای بین اعضای بدن، 58 اثر انگشت جدید پیدا کردند که با یک تلاش جهانی قبلی مقایسه شد. مستندسازی جهش های سرطانی. برخی از آنها در بین بیماران رایج بود. برخی دیگر منحصر به فردتر هستند، که شخصیت "برف" سرطان ها را آشکار می کنند.

با کارآگاهی بیشتر، آنها علل احتمالی امضاهای جهش را پیدا کردند. برخی از مقصران از قبل به خوبی شناخته شده بودند: نیپ تاک هایی که توانایی DNA را برای ترمیم خود پس از استراحت به خطر می اندازند.

دیگران آسیب های مرموزتری را نشان دادند. برای مثال، یکی از نشانه‌های تومورهای مغزی، به طرز شگفت‌آوری شبیه نمونه‌هایی بود که با نور UV منفجر شده بودند. قرار گرفتن در معرض پلاتین با انواع مختلفی از سرطان ها از جمله سرطان تخمدان، معده و سینه مطابقت دارد. امضای دیگری با نام SBS4 (بله، آنها جذاب ترین نام ها را ندارند) به شدت با مصرف تنباکو مرتبط است، اما با سرطان سینه و روده بزرگ مطابقت دارد - به طور بالقوه، هدفی برای توسعه دارویی برای کشتن چندین پرنده با یک سنگ.

مشابه رنگ ها، امضاهای جهش را می توان در یک طیف - رنگین کمانی از پروفایل های جهش مختلف ترکیب کرد. اگر پیچیده به نظر می رسد، به این دلیل است که سرطان بسیار پیچیده است. امضاهای مختلف می توانند به ما کمک کنند تا یک دستور ژنتیکی پیچیده و سرطانی را تجزیه کنیم تا بتوانیم آن را درک کنیم و به نوبه خود بدانیم چگونه آن را کنترل کنیم.

بعد چه؟

اثر انگشت ژنوم های سرطان دقیقاً چشم نواز نیست، اما پایگاه داده می تواند نسل بعدی درمان های سرطان را پیش ببرد.

حجم اطلاعات حیرت آور است - حتی نویسندگان اعتراف کردند که در تحلیل های بیشتر دست خود را بالا می برند. در عوض، آنها الگوریتمی را توسعه داده و منتشر کردند که داده‌های ژنتیکی سرطان جدید را با مجموعه داده‌ها مطابقت می‌دهد. این نرم‌افزار که FitMS یا Signature Fit Multi-Step نامیده می‌شود، همان رویکرد مطالعه را در پیش می‌گیرد: ابتدا امضاها را بر روی امضاهای رایج قرار می‌دهد، سپس دامنه را برای شناسایی امضاهای کمیاب بیشتر گسترش می‌دهد.

این ابزار به صورت رایگان در دسترس است تا پزشکان بتوانند یک نمونه بافت جدید را با پایگاه داده مطابقت دهند. این فرآیند «مطابق با امضا» می‌تواند در تئوری، درمان سرطان بیمار را با مجموعه خاصی از جهش‌ها تشخیص داده و تنظیم کند.

این مطالعه نشان می‌دهد که تست‌های توالی‌یابی کل ژنوم چقدر می‌توانند در ارائه سرنخ‌هایی در مورد چگونگی توسعه سرطان، نحوه رفتار آن و بهترین گزینه‌های درمانی موثر باشند. گفت: میشل میچل از تحقیقات سرطان انگلستان.

تصویر های اعتباری: Zita / Shutterstock.com

• Coinsmart. بهترین صرافی بیت کوین و کریپتو اروپا.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی رایگان.
• CryptoHawk. رادار آلت کوین امتحان رایگان.
• منبع: https://singularityhub.com/2022/04/26/largest-genetic-study-to-date-unveils-dna-profiles-that-lead-to-cancer/