Nature：华人科学家的癌基因新发现

　　

生物通报道：来自Genetech公司（已被罗氏制药收购）生物信息学与计算机生物学部，以及Complete Genomics公司等处的研究人员通过比对肺部肿瘤和正常组织中的基因序列，发现了多个与肺癌相关的基因突变，这些癌基因的发现对于未来研究肺癌靶向治疗，以及基因突变具有重要的意义。这一研究成果公布在Nature杂志上。

文章的通讯作者是Genetech公司的张泽民（Zemin Zhang，音译）博士，其早年毕业于南开大学，之后获得宾夕法尼亚州立大学博士学位，主要研究兴趣是癌症基因组学，其研究组利用计算机方法尝试预测疾病基因突变。

全球每年由于吸烟导致肺癌的病例数不胜数，在工业发达国家中如美国等，肺癌的发病率占常见癌症的首位，为第一位癌症死亡原因。烟草中的致癌物如3，4－苯并芘、烟焦油等的致癌作用是一致公认的。

今年一月，英国剑桥大学韦尔科姆基金会桑格学院的研究人员利用大规模高通量测序技术，对小细胞肺癌细胞系：NCI-H209进行了测序分析，发现了与吸烟有关的突变。他们发现了22910个候选因子，其中还包括了134个编码外显子。

而最新的这项研究发现了超过5万个基因点突变，其中530个得到确认，它们当中392个在编码区域，包括以前已知的变异，如KRAS“原致癌基因”突变和放大。这些数据表明，遗传上复杂的肿瘤可能包含很多部分冗余的突变，而且要识别复发性致癌“驱动突变”（driver mutation），将需要对很多尚未测序的样本进行测序。

完整基因组测序为包括肺癌在内的若干种癌症类型的突变谱提供了线索。在这篇文章中，研究人员从全基因组范围内来观察突变差异，他们对一名烟龄超过15年，平均每天吸烟25根的原发性肺部肿瘤患者进行分析，将这名患者的癌细胞和相邻正常组织的完整序列进行了比较。发现了多达5万个基因突变，这一数目非常庞大，过去从未有研究发现如此多的基因突变

研究人员认为这可能和患者的烟龄有关，通过这一患者吸烟的数量和基因突变的比例来看，笼统来说就是每吸三根烟即可能产生一个基因突变。当然具体的情况更为负责，但是研究人员也指出，虽然人体的DNA修复机制能部分修复由于吸烟带来的伤害，但是吸烟时间越长，这种机制功能就越差。

除此之外，研究人员还在这5万个基因中找到了392个在编码区域的突变，包括以前已知的变异，如KRAS原致癌基因突变和放大。这些数据表明，遗传上复杂的肿瘤可能包含很多部分冗余的突变。

另外近期科学家们还发现了非烟民罹患肺癌相关的基因，如果这个基因发生变异，活性降低，则罹患肺癌风险可能增高。这一发现有助于进一步研究肺癌靶向治疗和预测罹患肺癌高危人群。

这种基因名为GPC5，研究人员发现，GPC5基因发生变异可能使非烟民罹患肺癌的风险增加。研究人员进一步研究发还现，与健康人的肺部相比，肺腺癌患者的GPC5基因活性低50％。肺腺癌是一种最常见的肺癌。

研究人员据此认为，GPC5活性低可能导致非烟民罹患肺癌，有望通过进一步研究这一基因，研发肺癌靶向治疗新方法，并辨别罹患肺癌高危人群。这是首次确认某个特定基因影响非烟民罹患肺癌风险。

（生物通：万纹）

原文摘要：

The mutation spectrum revealed by paired genome sequences from a lung cancer patient

Lung cancer is the leading cause of cancer-related mortality worldwide, with non-small-cell lung carcinomas in smokers being the predominant form of the disease1, 2. Although previous studies have identified important common somatic mutations in lung cancers, they have primarily focused on a limited set of genes and have thus provided a constrained view of the mutational spectrum3, 4, 5, 6, 7, 8. Recent cancer sequencing efforts have used next-generation sequencing technologies to provide a genome-wide view of mutations in leukaemia, breast cancer and cancer cell lines9, 10, 11, 12, 13. Here we present the complete sequences of a primary lung tumour (60× coverage) and adjacent normal tissue (46×). Comparing the two genomes, we identify a wide variety of somatic variations, including >50,000 high-confidence single nucleotide variants. We validated 530 somatic single nucleotide variants in this tumour, including one in the KRAS proto-oncogene and 391 others in coding regions, as well as 43 large-scale structural variations. These constitute a large set of new somatic mutations and yield an estimated 17.7 per megabase genome-wide somatic mutation rate. Notably, we observe a distinct pattern of selection against mutations within expressed genes compared to non-expressed genes and in promoter regions up to 5 kilobases upstream of all protein-coding genes. Furthermore, we observe a higher rate of amino acid-changing mutations in kinase genes. We present a comprehensive view of somatic alterations in a single lung tumour, and provide the first evidence, to our knowledge, of distinct selective pressures present within the tumour environment.