Az eddigi legnagyobb genetikai tanulmány olyan DNS-profilokat tár fel, amelyek rákhoz vezetnek

A rákok olyanok, mint a rosszindulatú hópelyhek. Mindegyik egyedi mutációkészletet rejt magában a génjeiben, amelyek fokozatosan a sötét oldalra fordítják őket. Végül, nem törődve szomszédaikkal, a mutált sejtek elpusztítják a szöveteket, szerveket és az életet.

De a genetikai mutációik halmaza – egy aláírás – a bukásuk is lehet. Akárcsak az ujjlenyomatokat vagy a tetthelyen hagyott DNS-t, ezeket az aláírásokat rákos sejtek levadászására használhatjuk, és a tetteseket gyógyszerekkel szegezhetjük le, miközben az ártatlan, egészséges sejteket magukra hagyjuk.

A kulcs egy adatbázis, amely dokumentálja ezeket az aláírásokat. Az ujjlenyomatok hiábavalók, ha nincs mihez hasonlítani. A családfák nyomozása nem lenne lehetséges nyílt forrású genealógiai oldalak nélkül. Hasonlóképpen, a biológiai terroristák, például a rák üldözéséhez referenciaként a genetikai mutációk bűnöseinek egész könyvére van szükségünk.

Most kaptuk meg. Egy hatalmas tanulmányban A több mint 12,000 XNUMX daganatot lefedő csapat az Egyesült Királyságból olyan genetikai változásokat térképezett fel, amelyek a normál sejtek rákos sejtekké történő fejlődéséhez vezetnek. A kincsesbánya, az adathalmaz egyedi genetikai „ujjlenyomatokat” rögzített a rák gyakori típusairól, de ritka egyedi mutációkat is, amelyek egy személy történetét tükrözik.

A tanulmány és a hozzá tartozó katalógus a legnagyobb a maga nemében. Összehasonlítva az új mutációs atlaszt a korábbi tanulmányokkal, a csapat 58 újat talált, amelyek a rákot kiváltó lehetséges genetikai változásokra és életmódbeli tényezőkre utaltak. Ezt követően kifejlesztettek egy algoritmust, amely az adatbázisban lévő mutációs aláírásokat új szövetmintákhoz illeszti, így egy teljes bűnügyi helyszínelő rendszert építettek ki a rákszűréshez.

„A mutációs aláírások azonosítása azért fontos, mert olyanok, mint az ujjlenyomatok a tetthelyen – segítenek azonosítani a rák okozóit.” mondott a tanulmány vezető szerzője, Dr. Serena Nik-Zainal, a Cambridge-i Egyetemen. "Egyes mutációs szignatúráknak klinikai vagy kezelési vonatkozásai vannak – rávilágíthatnak olyan rendellenességekre, amelyek célpontjai lehetnek specifikus gyógyszereknek, vagy az egyes rákos megbetegedések lehetséges "Achilles-sarkát" jelezhetik."

A fordulópont

Testünkben nagyjából 30 milliárd sejt található. Az életkor előrehaladtával minden sejt genomja lassan megváltoztatja a DNS betűit.

"Jelenleg a testemben minden sejtben mutációkat halmoznak fel, így ha elég sokáig élnek, akkor elkerülhetetlen lesz, hogy daganatot fejlesztenek ki" mondott Nik-Zainal. „Ezek után emlékezzünk arra, hogy az ember 30 milliárd sejtből áll, amelyek mind felhalmozódnak a mutációkban, és ezek közül csak egy fog rákot okozni egész életemben. Ez elképesztő."

Szóval miért romlanak meg néhány normális sejt?

Évtizedek óta tudjuk, hogy a DNS-másolat szerkesztései bekapcsolhatják az onkogén – vagy rákelőző géneket –, miközben kikapcsolják azokat a géneket, amelyek általában védelmet nyújtanak e folyamat ellen. A rákos sejtek is gyakrabban osztódnak, mint a normál sejtek. Ezek a felfedezések hatékony kezelésekhez vezettek, beleértve a kemoterápiát és az immunterápiákat.

De ezek a meglátások viszonylag nyersek, mint a rák genomiális tájképének széles ecsetvonásokkal való megfestése; kevés egyéniség szivárog be. A rák esetében pedig mind a gazdaszervezet egyedisége, mind a genetikai mutációk mintázata számít.

Adja meg a mutációs aláírásokat.

Itt a hangsúly a DNS pontos betűinek változásán van, amikor a sejt rákossá válik. A különböző ráktípusok eltérő mutációkkal rendelkeznek, miközben bizonyos közös vonásaik vannak. Ezek az aláírások a gazdaszervezet szokásait – például ha dohányzik – és magát a rákot is megragadják, például azt, hogy nem tudja helyrehozni a sérült DNS-t.

Más szavakkal, a mutációs aláírás rögzíti a DNS-betűk változásainak egy meghatározott mintáját, és a rákos megbetegedés személyre szabott ujjlenyomatává válik. A tényleges ujjlenyomatokhoz hasonlóan a különböző emberek és a rákos megbetegedések között is vannak hasonlóságok. A tanulmány okos utat járt be: először levadászták a különböző szervekből és emberekből származó rákos megbetegedések közös jeleit. Ezt követően keresztvizsgálták a szervek közötti szignatúrákat, végül 120 kulcsfontosságú mutációs szignatúrát szögeztek le, amelyek a vizsgálatban szereplő összes rákos megbetegedésre jellemzőek.

A folyamat olyan, mintha különböző arcokról készítenénk fényképeket, de végül összemosnánk őket, hogy közös vonásokat találjunk a vonásokban, miközben kiemeljük a különbségeket.

A csapat egy hatalmas eszközzel szerencsés volt: a 100,000 Genomes Project Genomics England, amely több tízezer ember teljes genomját szekvenálta. „Nagyobb a teljes genom szekvenciája, mint a korábbi nagy rákszekvenálási projektekben együttvéve” – mondta Dr. Szüts Dávid, a Budapesti Természettudományi Kutatóközpont munkatársa, aki nem vett részt a vizsgálatban. "Mivel a sok aláírás mögött meghúzódó mechanizmus még mindig ismeretlen, a tanulmány… termékeny talajt is biztosít a további vizsgálatokhoz."

A mutációk szivárványa

Összességében a csapat 12,222 3,000 rákmintában szűrt egy vagy kettős DNS-betűváltozásokat. A kapott adathalmaz egy vadállat volt, amelyet meg kellett ölni. A mutációs aláírások kihalászására olyan számítási módszert fejlesztettek ki, amely a gyakori mutációkat elemezi a ritkábbaktól. A józanság ellenőrzése érdekében a csapat két nyílt forrású adatbázisból származó adataikat összevetve igazolta megállapításait, amelyek mindegyike nagyjából XNUMX rákmintát tartalmazott.

[Megvizsgáltunk] „több ezer és ezer mutációt, és ez nagy erőt ad nekünk ahhoz, hogy megvizsgáljuk a minták mintáit a páciensminták között” – mondta Nik-Zainal.

A csapat minden egyes szervre vonatkozóan mindössze 5-10 közös jelzést talált, ami arra utal, hogy a rákos megbetegedések olyan közös szálaik vannak, amelyek a jobb kezelés érdekében alkalmazhatók. Az aláírásokat a szervek között egyeztetve 58 új ujjlenyomatot találtak, amelyeket egy korábbi globális kísérlethez hasonlítottak. a rákmutációk dokumentálása. Néhányuk gyakori volt a betegek körében; mások egyedibbek, ugratják a rákos megbetegedések „hópehely” jellegét.

További nyomozói munkával felkutatták a mutációs aláírások lehetséges okait. A tettesek egy része már jól ismert volt: azok a csípések, amelyek veszélyeztetik a DNS azon képességét, hogy egy szünet után helyreálljon.

Mások rejtélyesebb sérüléseket tártak fel. Az agydaganatok egyik jele például meglepően hasonló volt az UV-fénnyel befújt mintákhoz. A platina expozíciója többféle ráktípussal párosult, beleértve a petefészek-, gyomor- és mellrákot. Egy másik aláírás, az SBS4 (igen, nem a legfelkapottabb nevük van) erősen kapcsolódik a dohányzáshoz, de meglepő módon a mell- és vastagbélrákkal – potenciálisan a gyógyszerfejlesztés célpontja, hogy több legyet egy csapásra megöljenek.

A színekhez hasonlóan a mutációs aláírások spektrummá – különböző mutációs profilok szivárványává – kombinálhatók. Ha ez bonyolultnak hangzik, az azért van, mert a rák rendkívül összetett. Különböző aláírások segíthetnek egy összetett, rákos genetikai recept felépítésében, hogy megértsük, és tudjuk, hogyan irányíthatjuk.

Mi a következő lépés?

A rák genomjainak ujjlenyomatának levétele nem igazán figyelemfelkeltő, de az adatbázis a rákkezelések következő generációját indíthatja el.

Az információk mennyisége megdöbbentő – még a szerzők is elismerték, hogy felteszik a kezüket a további elemzésekre. Ehelyett kifejlesztettek és kiadtak egy algoritmust, amely új rákgenetikai adatokat illeszt az adatkészlethez. A FitMS vagy Signature Fit Multi-Step névre keresztelt szoftver ugyanazt a megközelítést alkalmazza, mint a tanulmány: először az aláírásokat illeszti a gyakorikhoz, majd kiszélesíti a hatókört további ritka aláírások azonosítására.

Az eszköz ingyenesen elérhető, így az orvosok új szövetmintát illeszthetnek az adatbázishoz. Ez az „aláírás-illesztés” eljárás elméletileg diagnosztizálhatja és testreszabhatja a páciens rákkezelését az adott mutációkészlethez.

"Ez a tanulmány megmutatja, hogy a teljes genom szekvenálási tesztek milyen erősek lehetnek abban, hogy nyomokat adhassanak arra vonatkozóan, hogyan alakulhatott ki a rák, hogyan fog viselkedni, és milyen kezelési lehetőségek működnének a legjobban." mondott Michelle Mitchell, a Cancer Research UK munkatársa.

Kép: Zita / Shutterstock.com

• Coinsmart. Európa legjobb Bitcoin- és kriptográfiai tőzsdéje.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. SZABAD HOZZÁFÉRÉS.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Ingyenes próbaverzió.
• Forrás: https://singularityhub.com/2022/04/26/largest-genetic-study-to-date-unveils-dna-profiles-that-lead-to-cancer/