Nature子刊揭示白血病的推手

【字体: 时间:2014年01月14日 来源:生物通

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  来自英国剑桥大学韦尔科姆基金会桑格学院研究所(Wellcome Trust Sanger Institute)和英国癌症研究院的科学家们,发现与免疫系统一个关键机制相关的一种遗传标记,是一种儿童白血病的推动力。这一研究成果在线发表在1月12日的《自然遗传学》(Nature Genetics)杂志上。

  

生物通报道  来自英国剑桥大学韦尔科姆基金会桑格学院研究所(Wellcome Trust Sanger Institute)和英国癌症研究院的科学家们,发现与免疫系统一个关键机制相关的一种遗传标记,是一种儿童白血病的推动力。这一研究成果在线发表在1月12日的《自然遗传学》(Nature Genetics)杂志上。

急性淋巴细胞白血病(ALL)是最常见的一种儿童白血病。每4名ALL患者中就有一人具有ETV6/RUNX1融合基因。这一基因组改变发生于出生前,其启动了这一疾病。但这一融合基因自身并不会引发癌症,还需要其他的突变白血病才会完全进展并显示症状。新研究探讨了这一过程发生的机制。

在正常的免疫细胞中RAG蛋白重排基因组以产生抗体多样性。研究小组证实,在所有具有这种融合基因的ALL患者体内,这些蛋白还可以重排与癌症相关的基因DNA,导致白血病形成。

第一作者、韦尔科姆基金会桑格学院研究所的Elli Papaemmanuil博士说:“第一次,我们看到了驱动这一可治疗但极具破坏性的疾病的组合事件。我们现在更好地了解了这一疾病的自然发展过程,以及从最初获得ETV6-RUNX1融合到随后获得RAG介导的基因组改变,最终导致这一儿童白血病形成的一些关键事件。”

研究小对57名携带这一融合基因的ALL患者进行了基因组测序,发现基因组重排和特异性的DNA片段缺失是这一癌症的主要驱动力。所有的样本均表明存在RAG蛋白相关事件。

RAG蛋白利用一段独特的DNA碱基序列来作为标记,将它们引导到抗体区域。研究小组发现在超过50%的癌症驱动遗传重排附近都有这一独特序列的残留物。重要的是,这一过程往往导致了控制正常免疫细胞形成的一些必需基因丢失。

正是这些基因缺失结合这一融合基因导致了白血病。这一引人注目的遗传标记将RAG蛋白与在其他常见癌症,如乳腺癌、胰腺癌和前列腺癌或其他类型的白血病中未见的基因组不稳定联系到了一起。

论文的共同主要作者、韦尔科姆基金会桑格学院研究所Peter Campbell 博士说:“随着我们测序越来越多的癌症基因组,我们日益了解推动癌症演化的这些突变过程。在这一儿童白血病中,我们看到白血病细胞利用了生成正常抗体所需的这一过程,以前所未有的特异性敲除掉了其他的基因。”

为了更好地了解导致这种癌症形成的遗传事件,该研究小组利用单细胞基因组学,一种最先进的技术在检测了来自单个细胞的DNA。利用来自两名患者的样本,他们证实多次发生了这一致癌过程,导致了白血病不断地变化。

现在,该研究小组将探讨在具有ETV6-RUNX1融合基因的细胞中RAG介导的基因组不稳定性累积的机制,以及这一过程在复发患者中所起的作用。

“我们越是更多地了解白血病和其他癌症潜在的遗传事件,就越能够为罹患这一疾病的患者更好地开发出改进的诊断方法和靶向疗法,”Campbell博士说。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

RAG-mediated recombination is the predominant driver of oncogenic rearrangement in ETV6-RUNX1 acute lymphoblastic leukemia

The ETV6-RUNX1 fusion gene, found in 25% of childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL) cases, is acquired in utero but requires additional somatic mutations for overt leukemia. We used exome and low-coverage whole-genome sequencing to characterize secondary events associated with leukemic transformation. RAG-mediated deletions emerge as the dominant mutational process, characterized by recombination signal sequence motifs near breakpoints, incorporation of non-templated sequence at junctions, ~30-fold enrichment at promoters and enhancers of genes actively transcribed in B cell development and an unexpectedly high ratio of recurrent to non-recurrent structural variants. Single-cell tracking shows that this mechanism is active throughout leukemic evolution, with evidence of localized clustering and reiterated deletions. Integration of data on point mutations and rearrangements identifies ATF7IP and MGA as two new tumor-suppressor genes in ALL. Thus, a remarkably parsimonious mutational process transforms ETV6-RUNX1–positive lymphoblasts, targeting the promoters, enhancers and first exons of genes that normally regulate B cell differentiation.

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