현재까지 가장 큰 유전 연구에서 암을 유발하는 DNA 프로파일이 밝혀졌습니다.

타임 스탬프 : 26 년 2022 월 10 일 오전 00:XNUMX
소스 노드 : 1281605
빅게놈 데이터 시각화 생명공학 SU 교수진

암은 악의적인 눈송이와 같습니다. 각각은 유전자에 고유한 돌연변이 세트를 보유하고 있으며 점차적으로 이를 어두운 면으로 바꿉니다. 결국 돌연변이 세포는 이웃에 대한 배려 없이 조직, 장기, 생명을 파괴합니다.

그러나 그들의 유전적 돌연변이(시그니처)도 그들의 몰락이 될 수 있습니다. 범죄 현장에 남겨진 지문이나 DNA처럼 우리는 이러한 서명을 사용하여 암세포를 추적하고 무고하고 건강한 세포는 남겨두고 약물로 범인을 잡을 수 있습니다.

핵심은 이러한 서명을 문서화하는 데이터베이스입니다. 지문은 대적할 대상이 없으면 소용이 없습니다. 가계도 조사는 오픈 소스 계보 사이트 없이는 불가능합니다. 유사하게, 암과 같은 생물학적 테러리스트를 추적하기 위해 우리는 참조로서 유전적 돌연변이 범인의 전체 장부가 필요합니다.

우리는 그것을 얻었다. 대규모 연구에서 12,000개 이상의 종양을 다루는 영국의 한 팀은 정상 세포를 암 세포로 발달시키는 유전적 변화를 매핑했습니다. 보물 창고인 이 데이터 세트는 일반적인 유형의 암에 대한 고유한 유전적 "지문"뿐만 아니라 개인의 역사를 반영하는 희귀한 개별 돌연변이도 포착했습니다.

연구와 그에 따른 카탈로그는 동종 최대 규모입니다. 새로운 돌연변이 지도를 이전 연구와 비교하여 팀은 58개의 새로운 돌연변이를 발견하여 암을 유발하는 잠재적인 유전적 변화와 생활 방식 요인에 대한 단서를 제공했습니다. 다음으로 그들은 데이터베이스의 돌연변이 서명을 새로운 조직 샘플과 일치시키는 알고리즘을 개발하여 암 검진을 위한 전체 범죄 현장 조사 시스템을 구축했습니다.

"돌연변이 서명을 식별하는 것이 중요한 이유는 범죄 현장의 지문과 같기 때문입니다. 이는 암 범인을 정확히 찾아내는 데 도움이 되기 때문입니다." 말했다 이 연구의 주저자인 케임브리지 대학의 Serena Nik-Zainal 박사. "일부 돌연변이 신호는 임상적 또는 치료적 의미가 있습니다. 특정 약물로 표적이 될 수 있는 이상을 강조하거나 개별 암에서 잠재적인 '아킬레스건'을 나타낼 수 있습니다."

터닝

우리 몸에는 약 30억 개의 세포가 있습니다. 나이가 들어감에 따라 각 세포의 게놈은 천천히 DNA 문자를 변경합니다.

"지금 내 몸의 모든 세포는 돌연변이를 축적하고 있기 때문에 그들이 충분히 오래 살면 결국 종양으로 발전하는 것은 불가피할 것입니다." 말했다 닉 자날. “그런데 인간은 30억 개의 세포로 구성되어 있으며 모두 돌연변이가 축적되어 있으며 그 중 하나만 내 평생 암에 걸린다는 것을 기억합시다. 이거 엄청나 네."

그렇다면 왜 일부 정상 세포가 나빠지는 것일까요?

우리는 수십 년 동안 DNA에 대한 복사 편집이 발암성(또는 전암성 유전자)을 켜고 일반적으로 이 과정을 보호하는 유전자를 차단할 수 있다는 사실을 알고 있습니다. 암세포는 또한 정상 세포보다 더 자주 분열합니다. 이러한 발견은 화학 요법 및 면역 요법을 포함한 강력한 치료법으로 이어졌습니다.

그러나 이러한 통찰력은 넓은 붓놀림으로 암의 게놈 풍경을 그리는 것과 같이 비교적 조잡합니다. 약간의 개성이 스며듭니다. 그리고 암의 경우 숙주의 고유성과 유전적 돌연변이의 패턴이 모두 중요합니다.

돌연변이 서명을 입력합니다.

여기에서는 세포가 암으로 변할 때 DNA의 정확한 글자의 변화에 ​​초점을 맞춥니다. 다른 암 유형은 특정 공통점을 공유하면서 뚜렷한 돌연변이를 가지고 있습니다. 이러한 서명은 호스트의 습관(예: 흡연 여부)과 암 자체(예: 손상된 DNA를 복구할 수 없음)를 모두 포착합니다.

즉, 돌연변이 서명은 DNA 문자 변경의 특정 패턴을 포착하고 개인의 암에 대한 고도로 개인화된 지문으로 복구합니다. 실제 지문과 마찬가지로 다른 사람과 암 사이에는 유사점이 있습니다. 이 연구는 영리한 경로를 택했습니다. 첫째, 그들은 서로 다른 장기와 사람들의 암에서 공통적인 특징을 찾아냈습니다. 그런 다음 그들은 장기 간의 서명을 교차 조사하여 결국 연구의 모든 암에서 공통적으로 나타나는 120개의 주요 돌연변이 서명을 찾아냈습니다.

이 과정은 서로 다른 얼굴의 사진을 찍는 것과 같지만 결국에는 그것들을 함께 혼합하여 특징의 공통점을 찾고 차이점을 강조하는 것과 같습니다.

팀은 엄청난 자산으로 운이 좋았습니다. 100,000 게놈 프로젝트 수만 명의 전체 게놈을 시퀀싱한 Genomics England의 연구입니다. 연구에 참여하지 않은 부다페스트 자연 과학 연구 센터의 Dávid Szüts 박사는 "이전의 주요 암 염기서열 분석 프로젝트를 합친 것보다 더 많은 수의 전체 게놈 염기서열을 가지고 있습니다"라고 말했습니다. "많은 서명 뒤에 있는 메커니즘이 아직 알려지지 않았기 때문에 이 연구는...또한 추가 조사를 위한 비옥한 토대를 제공합니다."

돌연변이의 무지개

모두 함께 팀은 12,222개의 암 샘플에서 단일 또는 이중 DNA 문자 변화를 선별했습니다. 결과 데이터 세트는 죽여야 할 짐승이었습니다. 돌연변이 서명을 찾기 위해 그들은 희귀 돌연변이에서 일반적인 돌연변이를 구문 분석하는 계산 방법을 개발했습니다. 온전한 상태인지 확인하기 위해 팀은 각각 약 3,000개의 암 샘플을 포함하는 두 개의 오픈 소스 데이터베이스에서 데이터를 대조하여 결과를 검증했습니다.

[우리는] "수천 개의 돌연변이를 살펴보았고, 이는 우리에게 환자 샘플 전반의 패턴을 볼 수 있는 많은 힘을 제공합니다"라고 Nik-Zainal이 말했습니다.

각 기관에 대해 팀은 5~10개의 공통 서명만 찾았으며, 이는 더 나은 치료를 위해 함께 선택할 수 있는 암의 공통된 스레드를 제안합니다. 장기에 걸쳐 서명을 일치시키면서 그들은 58개의 새로운 지문을 찾았습니다. 암 돌연변이 문서화. 일부는 환자 간에 공통적이었습니다. 암의 "눈송이"특성을 놀리는 다른 사람들은 더 독특합니다.

추가 탐정 작업을 통해 그들은 돌연변이 서명의 잠재적 원인을 찾아냈습니다. 일부 범인은 이미 잘 알려져 있습니다. DNA가 휴식을 취한 후 스스로 복구할 수 있는 능력을 손상시키는 닙턱(nip-tuck)입니다.

다른 것들은 더 수수께끼 같은 손상을 드러냈습니다. 예를 들어, 뇌종양에 대한 신호 중 하나는 놀랍게도 자외선으로 조사된 샘플과 유사했습니다. 백금에 대한 노출은 난소암, 위암, 유방암을 비롯한 여러 유형의 암과 일치했습니다. SBS4라고 불리는 또 다른 서명(예, 가장 눈에 띄는 이름은 없습니다)은 담배 사용과 매우 관련이 있지만 유방암 및 결장암과 놀라운 일치와 관련이 있습니다.

색상과 유사하게 돌연변이 시그니처는 스펙트럼으로 결합될 수 있습니다. 즉, 다양한 돌연변이 프로파일의 무지개입니다. 복잡하게 들린다면 암이 매우 복잡하기 때문입니다. 서로 다른 시그니처는 복잡하고 암을 유발하는 유전적 조리법을 해체하는 데 도움이 될 수 있으므로 이를 이해하고 이를 제어하는 ​​방법을 알 수 있습니다.

다음 무엇입니까?

암 게놈 지문은 눈길을 끌지 않지만 데이터베이스는 차세대 암 치료법을 추진할 수 있습니다.

정보의 양은 어마어마합니다. 저자조차도 추가 분석에 손을 대는 것을 인정했습니다. 대신, 그들은 새로운 암 유전 데이터를 데이터 세트에 맞추는 알고리즘을 개발하고 출시했습니다. FitMS 또는 Signature Fit Multi-Step이라고 불리는 이 소프트웨어는 연구와 동일한 접근 방식을 취합니다. 먼저 일반적인 서명에 서명을 맞춘 다음 추가 희귀 서명을 식별하기 위해 범위를 확장합니다.

이 도구는 의사가 새 조직 샘플을 데이터베이스와 일치시킬 수 있도록 무료로 사용할 수 있습니다. 이 "시그니처 피팅" 프로세스는 이론적으로 환자의 암 치료를 진단하고 특정 돌연변이 세트에 맞게 조정할 수 있습니다.

"이 연구는 전체 게놈 시퀀싱 테스트가 암이 어떻게 발전했는지, 어떻게 행동하는지, 어떤 치료 옵션이 가장 효과적인지에 대한 단서를 제공하는 데 얼마나 강력한지 보여줍니다." 말했다 영국 암 연구의 미셸 미첼(Michelle Mitchell).

이미지 신용 : 지타 / Shutterstock.com

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