作者:辛雨 来源:医学科学报 发布时间:2018-4-16 10:30:49
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十年磨一剑泛癌症图谱问世:重新归类后33 种癌症少了5种?

 
4 月5 日,国际顶尖学术期刊《细胞》杂志上的研究成果带来了癌症研究的全新视野:美国国家卫生研究院资助的科学家团队成功绘制出泛癌症图谱(Pan-Cancer Atlas)。通过对1万多名患者的33 种癌症类型进行研究发现,可以根据相似的分子结构将它们重新归类为28 个分类。研究人员表示,重新分类最终将有利于更好、更有针对性地治疗癌症。
2005 年,科学家提出,要通过基因组学分析技术把人类全部癌症的基因组描绘出来,从而更好地了解癌症。历经十余年的时间,科学家团队对癌症基因组图谱的数据,以及癌症转录组学、蛋白质组学、甲基化组学、临床数据进行了综合分析,挖掘出其中的有效信息,成功绘制出“癌症和肿瘤基因图谱”(TCGA) 的“升级版”———泛癌症图谱。
该图谱对癌症如何产生(肿瘤细胞起源)、在何处产生(致癌过程和途径)、为何产生(癌细胞信号传导通路) 进行了深入的剖析,相关图谱数据报告发表在《细胞》及其旗下顶尖医学杂志上。每部分由一篇旗舰论文叙述该部分主要研究成果,其他辅助论文则从各角度进行深入的解释。
美国国立卫生研究院主任弗朗西斯·科林斯(FrancisCollins)表示,“该项目是过去进行了10 多年的TCGA 项目的巅峰之作,能让我们精准找到肿瘤的发生原因,同时也为未来的临床试验和治疗带来启示”。《细胞》杂志副主编Robert Kruger表示,“泛癌症图谱如同人类癌症研究的谷歌地球”。
33种癌症重新归类为28种亚型
随着诊疗技术不断发展,科学家逐渐发现,传统的组织病理学分析已经不足以描述癌症的类型,部分肿瘤内部仍旧存在较大的异质性。泛癌症图谱根据分子特征对人类癌症类型进行了重新分类,为科研和临床试验设计带来了新见解。
图谱这部分的旗舰论文来自美国北卡罗来纳州立大学和Van Andel 研究所的研究团队。研究者们采用一种名为iCluster的算法,对33 种癌症、11286 份肿瘤样本的染色体非整倍性、DNA 甲基化、mRNA、miRNA和蛋白质数据进行了整合分析。根据分子特征,研究者们将解剖学上的33 种癌症重新归类为28 种亚型,针对某一种分子亚型,其中竟能包括传统解剖学意义上的25 种癌症。
在癌症的发展过程中,癌细胞的形成和分化程序、原始细胞的表观遗传状态、病原体和炎症等致突变因素,都会影响癌细胞的基因组,这就造成我们认为的同一种癌症,可能在分子水平上具有很大的差异。本项研究中,研究者发现,仅有1/3 肿瘤表现出了同质性,其余2/3 均有不同程度的异质性。同种癌症有不同的分子特征,不同种癌症却具有同样的分子特征,这可能会导向新的治疗方案。
研究者表示:“一直以来,肿瘤的位置是我们确定治疗方案的主要方法,而这项研究对我们了解不同肿瘤类型之间的关系是有帮助的。如果肿瘤具有基因多样性,那么我们应该重新思考对待它们的方式。”据研究者估计,以分子特征作为基准,至少将会有1/10 癌症患者需要重新分类,可能需要新的治疗方案。
同样发表在《细胞》上的另一篇研究,则是利用机器学习算法测定癌细胞的干细胞样特征,以此鉴定可能的新靶点。其余4篇论文则是对乳腺癌、胃肠腺癌、鳞状细胞癌和肾细胞癌的分子特征进行了深入分析。
让人们更清楚“看见”癌症如何生长
万物发展皆须一定的过程,癌症也是如此。从一个小小的基因突变到张牙舞爪的癌细胞大军,其中包含了无数的分子水平过程。泛癌症图谱对致癌突变与基因、蛋白各分子层面的作用进行了详尽的分析,让我们更清楚地“看见”癌症如何生长。这部分内容揭示了生殖细胞和体细胞突变在癌症进展中的作用,并论述了突变对细胞信号传导和免疫细胞组成的影响。
图谱这部分的旗舰论文来自哈佛医学院、贝勒医学院与华盛顿大学的合作团队。研究者们从肿瘤发生过程中三个方面进行了分析,包括:(1)体细胞与生殖细胞突变在肿瘤发生中的相互作用;(2)肿瘤基因组和表观遗传组对转录组和蛋白质组的影响;(3)肿瘤与微环境之间的关系。研究者将大量数据进行整合,阐明了复杂的致癌过程。
在半个世纪的“癌症之战”中,DNA 测序给预防和治疗带来了新的希望,靶向抑癌因子突变、融合蛋白、免疫应答等新型疗法逐渐走进视野。生物医学研究正逐渐离开对肿瘤的单一评估,多组学将成为科研的主流。
图谱这部分的其余12 篇论文中,研究者们详细论述了癌症相关的数百种生殖细胞突变、融合基因、免疫组化模式、淋巴细胞浸润模式、增强子活性、染色体非整倍体、长链非编码RNA(IncRNA)、剪切突变等分子特征与癌症发展的关系。
这些复杂的相互作用过程表明,我们应当在更广阔的视野下评估癌症,这将导致临床和科研的巨大变化。
有助于研发新的联合疗法推出个性化治疗方案
控制细胞生长、凋亡和细胞周期的信号通路改变是癌症的常见标志。泛癌症图谱对不同癌症中信号通路的改变程度和机制进行了分析,揭示了这些过程在一系列癌症中的相似性和差异性。研究涉及了经典癌症通路Myc、Notch、β 连环蛋白/WNT 通路等,这将有助于开发新的联合疗法和个性化治疗。
图谱这部分的旗舰论文来自纪念斯隆凯特琳癌症研究中心、Dana-Faber 研究所和洛桑大学。研究者对9125 个肿瘤样本中的突变、拷贝数、mRNA、基因融合和表观遗传数据综合分析,探索了十种经典通路中基因突变的模式和机制,包括细胞周期、Hippo、Myc、Notch、Nrf2、PI3/Akt、RAS、TGFβ、p53 和WNT 通路。
根据通路变化的情况,研究者把33 种癌症分为64 种亚型,确定了各通路之间协作和排斥的模式。研究者发现,89%的肿瘤至少存在一种通路改变,而且根据现有的靶向药物治疗方案,至少57%的肿瘤能够得到一种有效的治疗,30%的肿瘤响应多靶向治疗,很可能会带来新的联合治疗方案。
图谱这部分的其余6 篇论文则分别针对Myc、RAS、DNA损伤修复(DDR)、代谢变化、泛素、剪切因子等通路进行了泛癌分析。
癌症基因图谱的大量数据,使得研究者能够深究癌症中发生的分子变化,对癌症进行更有现实意义的分类,而且在其他原本没有预料到的方面也带来了无形的进步。
此外,癌症基因组图谱数据库面对科学界和一般群众开放,任何人只要想要,都能够接触到这些数据。这一方面令原始数据能够得到多角度、多层次的分析,产生新的科研成果;另一方面,科研成果的共享也促进了数据文件的标准化,对科学界整体的发展来说,无疑是极为有利的。而这一切,都是建立在科学家们以人力绘制出的每一个细节之上。
泛癌症图谱并不是数据的终点,相反,它将会成为另一块基石,帮助研究者在特定癌症领域、以及更广阔的生物医学领域走得更远。在泛癌症图谱的网站首页,以大号字体写着“Welcometo the Pan-Cancer Atlas”,这看起来好像是在说:欢迎来到新世界。
(辛雨综合整理自奇点网、新华网、科学探索等)
 
 

 

《医学科学报》 (第157期 第3版 热点)
 
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