Найбільше на сьогодні генетичне дослідження розкриває профілі ДНК, які призводять до раку

Раки схожі на злісні сніжинки. Кожен з них містить унікальний набір мутацій у своїх генах, які поступово перетворюють їх на темну сторону. Зрештою, незважаючи на своїх сусідів, мутовані клітини знищують тканини, органи та життя.

Але їхній набір генетичних мутацій — ознака — також може бути їх крахом. Подібно до відбитків пальців або ДНК, залишених на місці злочину, ми можемо використовувати ці сигнатури для полювання на ракові клітини, виявляючи винних за допомогою ліків, залишаючи в спокої невинні здорові клітини.

Ключем є база даних, яка документує ці підписи. Відбитки пальців марні, якщо їх немає з чим порівняти. Створення генеалогічного дерева було б неможливим без відкритих генеалогічних сайтів. Так само, щоб переслідувати біологічних терористів, таких як рак, нам потрібна ціла книга винних у генетичних мутаціях як довідник.

Ми щойно отримали це. У масовому дослідженні охоплюючи понад 12,000 XNUMX пухлин, команда з Великобританії виявила генетичні зміни, які призводять до того, що нормальні клітини перетворюються на ракові. Скарбниця, набір даних зафіксував унікальні генетичні «відбитки» поширених типів раку, а також рідкісні окремі мутації, які відображають історію людини.

Дослідження та його каталог є найбільшими у своєму роді. Порівнюючи новий атлас мутацій з попередніми дослідженнями, команда знайшла 58 нових, які дозволили їм визначити потенційні генетичні зміни та фактори способу життя, які сприяють раку. Далі вони розробили алгоритм для зіставлення мутаційних ознак у базі даних з новими зразками тканин, побудувавши цілу систему дослідження місця злочину для скринінгу раку.

«Причина, по якій важливо ідентифікувати ознаки мутацій, полягає в тому, що вони схожі на відбитки пальців на місці злочину — вони допомагають визначити винуватців раку», сказав провідний автор дослідження, доктор Серена Нік-Зейнал з Кембриджського університету. «Деякі ознаки мутації мають клінічні чи лікувальні наслідки — вони можуть підкреслити аномалії, на які можуть впливати певні ліки, або можуть вказувати на потенційну «ахіллесову п’яту» в окремих ракових захворюваннях».

Поворотний

У нашому тілі приблизно 30 мільярдів клітин. З віком геном кожної клітини повільно змінює літери ДНК.

«Зараз кожна клітина в моєму тілі накопичує мутації, тому, якщо вони проживуть достатньо довго, у них неминуче розвинеться пухлина», сказав Нік-Зайнал. «Сказавши це, давайте пам’ятати, що людина складається з 30 мільярдів клітин, усі накопичують мутації, і лише одна з них призведе до раку протягом мого життя. Це дивно."

Отже, чому деякі нормальні клітини псуються?

Десятиліттями ми знали, що редагування копій ДНК може включати онкогенні або проракові гени, в той же час вимикаючи гени, які зазвичай захищають від цього процесу. Ракові клітини також діляться частіше, ніж нормальні клітини. Ці відкриття привели до ефективних методів лікування, включаючи хіміотерапію та імунотерапію.

Але ці ідеї є відносно грубими, як намалювати геномний ландшафт раку широким мазком пензля; незначна індивідуальність просочується. А при раку унікальність як господаря, так і модель генетичних мутацій має значення.

Введіть мутаційні ознаки.

Тут основна увага зосереджена на змінах у точному написі ДНК, коли клітина перетворюється на ракову. Різні види раку мають різні мутації, але мають певні спільні риси. Ці сигнатури фіксують як звички господаря (наприклад, якщо він курить), так і сам рак, наприклад, нездатність відновити пошкоджену ДНК.

Іншими словами, мутаційний підпис фіксує певний шаблон змін літер ДНК і відновлює їх у дуже персоналізований відбиток пальця раку людини. Як і у випадку з реальними відбитками пальців, існує схожість між різними людьми та раковими захворюваннями. Дослідження пішло хитрим шляхом: спочатку вони виявили загальні ознаки раку в різних органах і людей. Потім вони перехресно перевірили сигнатури між органами, зрештою виявивши 120 ключових мутаційних сигнатур, загальних для всіх видів раку в дослідженні.

Процес схожий на фотографування різних облич, але врешті-решт їх поєднання, щоб знайти спільні риси, а також підкреслити відмінності.

Команді пощастило з величезним активом: Проект 100,000 Геноми геноміки Англії, яка секвенувала весь геном десятків тисяч людей. Він «має більшу кількість послідовностей цілого генома, ніж попередні великі проекти секвенування раку», — сказав д-р Девід Шютс з Дослідницького центру природничих наук у Будапешті, який не брав участі в дослідженні. «Оскільки механізм, що стоїть за багатьма підписами, досі невідомий, дослідження… також створює сприятливий грунт для подальшого дослідження».

Веселка мутацій

Загалом команда провела скринінг на наявність однієї або подвійної зміни букви ДНК у 12,222 3,000 зразках раку. Отриманий набір даних був звіром для вбивства. Щоб виявити мутаційні ознаки, вони розробили обчислювальний метод, який аналізує типові мутації від рідкісних. Для перевірки розумності команда підтвердила свої висновки, зіставивши свої дані з двох відкритих баз даних, кожна з яких містить приблизно XNUMX зразків раку.

[Ми розглянули] «тисячі й тисячі мутацій, і це дає нам багато можливостей, щоб мати змогу дивитися на закономірності у зразках пацієнтів», — сказав Нік-Зайнал.

Для кожного органу команда знайшла лише від 5 до 10 загальних сигнатур, що вказує на спільну нитку раку, яку можна використовувати для кращого лікування. Зіставляючи сигнатури між органами, вони знайшли 58 нових відбитків пальців, які порівняли з попередньою глобальною спробою документування ракових мутацій. Деякі з них були загальними серед пацієнтів; інші більш унікальні, підкреслюючи «сніжинковий» характер раку.

Завдяки подальшій детективній роботі вони виявили потенційні причини ознак мутації. Деякі винуватці були вже добре відомі: затискачі, які ставлять під загрозу здатність ДНК відновлюватися після розриву.

Інші виявили більш загадкові пошкодження. Наприклад, одна ознака пухлин головного мозку була напрочуд схожа на зразки, оброблені ультрафіолетовим світлом. Вплив платини збігався з кількома типами раку, включаючи рак яєчників, шлунка та молочної залози. Інший сигнатурний ознака, який отримав назву SBS4 (так, вони не мають найпам’ятніших назв), тісно пов’язаний із вживанням тютюну, але дивовижно збігається з раком молочної залози та товстої кишки — потенційно мішенню для розробки ліків, щоб вбити кількох зайців одним пострілом.

Подібно до кольорів, ознаки мутацій можна об’єднати в спектр — веселку різних профілів мутацій. Якщо це звучить складно, це тому, що рак надзвичайно складний. Різні сигнатури можуть допомогти нам деконструювати складний раковий генетичний рецепт, щоб ми могли зрозуміти його та, у свою чергу, знати, як ним керувати.

Що далі?

Взяти відбитки геномів раку не дуже привертає увагу, але база даних може дати поштовх наступному поколінню лікування раку.

Обсяг інформації приголомшливий — навіть автори зізналися, що підняли руки на подальший аналіз. Натомість вони розробили та випустили алгоритм, який адаптує нові генетичні дані про рак до набору даних. Програмне забезпечення під назвою FitMS або Signature Fit Multi-Step використовує той самий підхід, що й дослідження: спочатку підбирає сигнатури до звичайних, а потім розширює сферу для визначення додаткових рідкісних сигнатур.

Інструмент є у вільному доступі, щоб лікарі могли зіставити новий зразок тканини з базою даних. Цей процес «підгонки» теоретично може діагностувати та пристосувати лікування раку пацієнта до його конкретного набору мутацій.

«Це дослідження показує, наскільки потужними можуть бути тести секвенування цілого генома, щоб дати підказки щодо того, як рак міг розвинутися, як він буде поводитися та які варіанти лікування будуть найкращими», сказав Мішель Мітчелл з Cancer Research UK.

Зображення Фото: Зіта / Shutterstock.com

• Coinsmart. Найкраща в Європі біржа біткойн та криптовалют.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. БЕЗКОШТОВНИЙ ДОСТУП.
• CryptoHawk. Альткойн Радар. Безкоштовне випробування.
• Джерело: https://singularityhub.com/2022/04/26/largest-genetic-study-to-date-unveils-dna-profiles-that-lead-to-cancer/