绘制癌症基因组蓝图


  在38个经诊断患有多发性骨髓瘤(multiple myeloma)——一种侵袭性血癌——的患者中,通过比较他们的健康细胞与癌细胞基因组序列,科学家构建出了该疾病到底出什么差错的分子图谱。

  这些研究结果发表在近期的《自然》上,为药物开发指出了新目标,同时也表明,一些患者将会对目前正在进行其他类型癌症测试的药物产生反应。

  此研究同时也是第一篇发表的有关同一癌症的多个体全基因组分析报告,反应了测序技术和全基因组数据分析能力的不断进步。

  多亏基因组测序成本的稳定下降,近年来,科学家分析的肿瘤数量不断增长。搜寻患者健康细胞与癌细胞DNA序列的不同,能够突出可能会引起癌细胞增殖和存活能力的遗传突变。但是,大多数研究都是非常详细地分析一个单一癌症样本,然后将其他癌症中的相关基因进行测序,来验证候选突变的功能。

  “仅仅对一个肿瘤的基因组测序,是不能得到你所需要的信息的,”美国布罗德研究所(Broad Institute)癌症项目组负责人托德·哥拉伯(Todd Golub)说,他是该研究的第一作者。“我们需要具有通览许多癌症基因组的能力,来发现低频复发的突变,那么我们就可以看到从数据中显露出来的具有生物学意义的突变类型。”

  科学家们早已猜测,一种被称为核因子-卡帕贝塔(NF-Kappa Beta)的蛋白质,在骨髓瘤中发挥着一定作用。该蛋白调控细胞分裂与死亡。在此新研究中,研究者发现,在核因子-卡帕贝塔通路部分11个基因上产生的突变,至少在一个多发性骨髓瘤样本中发生了改变。“现在,我们拥有了一个有关这些通路在疾病中如何被异常激活的详细构图,”哥拉伯说。“仅当你查看多个基因组时,才能看到这种突变类型。”

  研究者同时也发现,大约4%的患者在一种被称为丝氨酸/苏氨酸蛋白激活酶B-Raf (BRAF)的基因上发生了突变。这项发现可以有助于有效药物的筛选。曾有研究表明,BRAF基因突变在黑素瘤(melanoma)和其他癌症中起主要作用,而且,目前一些BRAF抑制剂正在黑素瘤患者中进行试验,部分患者表现出了非常好的试验结果。“黑素瘤患者能够受益于相似的目标疗法,是我们完全没有料想到的,”丹纳-法伯癌症研究所(Dana Farber Cancer Institute)血液肿瘤部(the division of hematologic neoplasias)主任肯尼斯·爱德森(Kenneth Anderson)说。“就眼前来说,我们或许可以采用一种现有的药品,短期内用于帮助治疗病人。” 黑素瘤属于骨髓瘤的一种,在黑素瘤患者当中,这些药物试验都还没有启动。不过哥拉伯说正在进行讨论。

  研究者也发现了一些以前未与癌症连锁的新突变,为研究开辟了新路径。“所有研究骨髓瘤的人,都没有听说过这些基因,”哥拉伯说。“我们不知道这些突变的功能是什么,或者它们是如何致癌的,甚至它们是否会有助于锁定药物目标,但是它告诉了我们:这是该领域应当被仔细研究探索的所在。”

  此研究项目是由多发性骨髓瘤研究基金会(Multiple Myeloma Research Foundation)发起的,该基金会是由患者倡导的组织,为研究提供资金支持和癌症样本。在美国,每年约诊断出20000个多发性骨髓瘤的新患者。这种疾病的五年存活率低于40%。基金会的创始人,凯西·朱思迪(Kathy Giusti)说,这些研究发现已被用于指导经费资助的决策。该研究鉴定出了DNA包装路径中有关酶的突变,因此基金会投入了500万美元用于这一领域的研究,并资助了两个致力于此领域研究的生物技术公司。

  科学家正在对附加的骨髓瘤基因组进行测序,并预计在接下来的两年中完成几百个基因组的测序工作。“这一领域的研究正在迅速前进着,如此来看,在接下来的几年中,我们预计会对数千个不同类型癌症的基因组进行测序。”哥拉伯说。

  下一步的工作是确定这些突变在癌症中的作用是什么。“它们会激发或阻止生长生存、药物抗性、或者信号通路吗?”爱德森说。为了验证这些,科学家对癌细胞系中突变的影响和该疾病的动物模型进行了研究。“这使得开发创新目标疗法成为可能,新疗法将用于具该疾病特征的基本遗传异常。”爱德森说。