《自然》最新发布肺癌基因组图谱

【字体: 时间:2007年11月08日 来源:生物通

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  来自美国Dana-Farber癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute),哈佛麻省总医院,德国乌尔姆大学(University Ulm),日本名古屋市立大学(Nagoya City University)等处的研究人员公布了肺癌遗传变异图谱,他们对肺癌细胞的遗传遗传特征进行了综述性的描绘,发现人类肺癌肿瘤中50多个基因组区域会时常发生增加或删减。这一研究成果公布在11月4日《Nature》杂志网络版上,也正迎合11月的“国际肺癌关注月”的主题。

  生物通报道:来自美国Dana-Farber癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute),哈佛麻省总医院,德国乌尔姆大学(University Ulm),日本名古屋市立大学(Nagoya City University)等处的研究人员公布了肺癌遗传变异图谱,他们对肺癌细胞的遗传遗传特征进行了综述性的描绘,发现人类肺癌肿瘤中50多个基因组区域会时常发生增加或删减。这一研究成果公布在11月4日《Nature》杂志网络版上,也正迎合11月的“国际肺癌关注月”的主题。

哈佛麻省总医院的Matthew Meyerson,这一研究的作者之一表示,“此次发布的癌症基因组图谱的长度和宽度都是空前的”,“这奠定了一个重要的基础,也揭示了调控肺癌细胞生长的一个重要基因,这些信息对于今后肺癌生物学的发展至关重要,也将帮助我们制定癌症诊断和治疗的新策略。”

另一位作者,哈佛麻省总医院主任Eric Lander也认为,“这一肺癌基因组图谱为我们理解肺癌这种严重的疾病提供了一个系统性的认识,肯定了一些我们所知晓的知识,也提供了许多解开迷惑的遗失的‘拼图’”,“从更深入的角度来说,这项研究也可以作为进行分析研究其它种类癌症的一个范例,实际上,目前这一研究已经成为了更为复杂的癌症遗传机理研究中的一项领军研究项目。”

全球范围内肺癌的发病率和死亡率均居癌症之首。同时,由于缺乏有效的早期发现手段,中晚期病例治疗花费大而且收效小,5年生存率仅约10%,使得肺癌防治成为癌症防治的重中之重、难中之难。 我国肺癌的发病率和死亡率一直呈明显上升趋势。20世纪90年代与70年代相比,我国肺癌的死亡率上升了111.85%。到本世纪初,肺癌的死亡率已由20世纪70年代位居癌症死因的第4位攀升为第1位。由于已暴露的人群数目甚大,上升趋势至少要延续20~30年。

近期在肺癌遗传学研究方面获得了一系列的进展,同样发表在《Nature》上的一篇文章中提到,研究人员在进行与肺癌有关的基因变异的新研究中,发现了一种在肺癌细胞扩散过程中发挥关键作用的基因。研究组将这个基因命名为NKX2.1,这一基因可促进癌细胞的生长。此前,美国冷泉港实验室的研究人员也曾发现了3个新的肺癌致癌基因,它们和20%的肺癌癌变有关。这三个基因定位在人类14号染色体上,它们彼此相邻,其中两个基因在胎儿肺发育过程中起到关键作用。

而这篇新发表的研究成果也是来自一大型研究项目,即:肿瘤测序项目(Tumor Sequencing Project,TSP),这一项目的主要目的是为了创建一个肺癌细胞遗传差异基因组手册,癌症研究领域的科学家和临床医生共同参与这一研究项目。

TSP项目研究人员对500多个来自肺癌病患的肿瘤样品进行了检测,利用大量高质量样品,研究人员确定了不同病人共同具有的遗传变异——这种遗传变异能够帮助确定引发癌细胞生长的重要基因。Meyerson表示,“这一项目正在尽可能的招募肿瘤学家、病理学家和外科医生参与,因为他们多年以来一直致力于从事防止肺癌病人组织免受损害的研究。”

为了能分析每一个肺癌肿瘤中的DNA,研究人员利用了最新的基因组技术,来对人类基因组成百上千的遗传标记进行扫描,这种方法即单核苷酸多态性分析(single nucleotide polymorphisms,SNPs),这样获得的高分辨率图像就能帮助确定了肿瘤中基因组过多拷贝或缺失部分。然后利用GISTIC生物信息学分析方法,以及由同为第一作者的Gaddy Getz、Barbara Weir,还有Rameen Beroukhim、Jim Robinson发展得出的观测分析SNP数据的方法识别基因组异常区域。

从而研究人员发现了频繁出现在肺癌病人体内的57%的遗传变异,这部分遗传变异中仅有约15%是我们之前所知晓的。另外这次研究也识别出了14号染色体上,两个已知基因与癌症相关,这两个基因之前从未和癌症联系在一起过。通过研究,Dana-Farber研究院的研究人员发现其中的NKX2.1基因影响癌症细胞的生长。

目前正在进行TSP项目的第二阶段,在这一阶段中,研究人员将利用第一阶段的肺癌样品进行更为精细的遗传检测,利用高通量DNA测序方法,研究人员见对几百种人类基因的遗传编码中的细微变化进行研究。
(生物通:张迪)


单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP),主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。它是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的90%以上。SNP在人类基因组中广泛存在,平均每500~1000个碱基对中就有1个,估计其总数可达300万个甚至更多。

SNP自身的特性决定了它更适合于对复杂性状与疾病的遗传解剖以及基于群体的基因识别等方面的研究:

1、 SNP数量多,分布广泛。据估计,人类基因组中每1000个核苷酸就有一个SNP,人类30亿碱基中共有300万以上的SNPs。SNP 遍布于整个人类基因组中,根据SNP在基因中的位置,可分为基因编码区SNPs(Coding-region SNPs,cSNPs)、基因周边SNPs(Perigenic SNPs,pSNPs)以及基因间SNPs(Intergenic SNPs,iSNPs)等三类。

2、 SNP适于快速、规模化筛查。组成DNA的碱基虽然有4种,但SNP一般只有两种碱基组成,所以它是一种二态的标记,即二等位基因(biallelic)。 由于SNP的二态性,非此即彼,在基因组筛选中SNPs往往只需+/-的分析,而不用分析片段的长度,这就利于发展自动化技术筛选或检测SNPs。

3、 SNP等位基因频率的容易估计。采用混和样本估算等位基因的频率是种高效快速的策略。该策略的原理是:首先选择参考样本制作标准曲线,然后将待测的混和样本与标准曲线进行比较,根据所得信号的比例确定混和样本中各种等位基因的频率。

4、 易于基因分型。SNPs 的二态性,也有利于对其进行基因分型。对SNP进行基因分型包括三方面的内容:(1)鉴别基因型所采用的化学反应,常用的技术手段包括:DNA分子杂交、引物延伸、等位基因特异的寡核苷酸连接反应、侧翼探针切割反应以及基于这些方法的变通技术;(2)完成这些化学反应所采用的模式,包括液相反应、固相支持物上进行的反应以及二者皆有的反应。(3)化学反应结束后,需要应用生物技术系统检测反应结果。

原文摘要:
Nature advance online publication 4 November 2007 |
doi:10.1038/nature06358; Published online 4 November 2007
Characterizing the cancer genome in lung adenocarcinoma
Abstract


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