Nature：科學(xué)家解鎖多種癌細(xì)胞突變，可開發(fā)更具針對(duì)性的治療

這種新方法于9月10日以“Integrative detection and analysis of structural variation in cancer genomes”為題發(fā)表在《Nature Genetics》雜志上。

結(jié)構(gòu)變異

染色體結(jié)構(gòu)變異（structural variants）是DNA中的大突變，可導(dǎo)致致癌基因被激活。例如，某些類型的腦癌（如困擾美國(guó)參議員John McCain和Edward Kennedy的腦癌），可能是由放大某些致癌基因的結(jié)構(gòu)變異引起的。在一些癌癥中，知道患者有這種異常有助于醫(yī)生決定治療方案。

“在人類癌癥中發(fā)現(xiàn)的許多結(jié)構(gòu)變異似乎并不直接影響基因，” 作者、索爾克研究所的Helmsley-Salk研究員Jesse Dixon說(shuō)， “相反，許多結(jié)構(gòu)變異出現(xiàn)在基因組的非編碼（即所謂的垃圾DNA）區(qū)域，而這一區(qū)域的結(jié)構(gòu)變異對(duì)于科學(xué)家們理解導(dǎo)致癌癥的原因是神秘的。”

現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變異的方法主要包括:光學(xué)作圖、染色質(zhì)構(gòu)象捕捉技術(shù)(Hi-C技術(shù) )和全基因組測(cè)序三種，已經(jīng)被用來(lái)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)已知的結(jié)構(gòu)變異。

而通過使用一種新方法，研究人員現(xiàn)在能夠發(fā)現(xiàn)30多種癌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)變異，同時(shí)，他們還用同樣的方法開始了解為什么某些類別的結(jié)構(gòu)變異可能會(huì)導(dǎo)致癌癥。

研究人員觀察到，一些結(jié)構(gòu)變異似乎會(huì)影響DNA非編碼序列中的基因調(diào)控“開關(guān)”——有缺陷的開關(guān)阻止了特定基因正常的開啟或關(guān)閉，從而導(dǎo)致癌癥；另外，他們還使用Hi - C方法來(lái)探索結(jié)構(gòu)變異如何影響3D基因組結(jié)構(gòu)——DNA如何在細(xì)胞內(nèi)折疊。

“細(xì)胞很小，但是它們的DNA排列很長(zhǎng)，一個(gè)細(xì)胞的所有DNA長(zhǎng)達(dá)兩米多，” 馬薩諸塞大學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)教授、通訊作者之一Job Dekker解釋道，“這就是為什么DNA需要以復(fù)雜的方式折疊。我們發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞的基因組改變會(huì)導(dǎo)致基因組折疊方式的不同，這可能導(dǎo)致基因被錯(cuò)誤的調(diào)控開關(guān)開啟或關(guān)閉。”

來(lái)自癌細(xì)胞的DNA (藍(lán)色)熒光顯微圖像顯示了一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變異體(右上顯示的染色體帶有一簇彩色點(diǎn))，這種變體是通過新的綜合分析方法鑒定的。（來(lái)源：Salk Institute）

重要意義

生物化學(xué)和分子生物學(xué)助理教授、通訊作者之一Feng Yue說(shuō):“我們能夠設(shè)計(jì)并使用我們的計(jì)算框架將三種方法連接在一起，較之先前每種方法只能回顧一部分結(jié)構(gòu)變異，整合三種不同方法的結(jié)果可以獲得全面的癌癥基因組。”

總結(jié)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)變異會(huì)影響癌細(xì)胞的基因組折疊，這些變異可能是癌癥產(chǎn)生的原因。研究人員開發(fā)了一種新的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變異的方法，他們認(rèn)為這項(xiàng)工作能夠更好地預(yù)測(cè)哪些結(jié)構(gòu)變異可能導(dǎo)致癌癥，以及它們可能針對(duì)哪些基因。

責(zé)編：浮蘇

參考資料：

New method of pinpointing cancer mutations could lead to more targeted treatments

Integrative detection and analysis of structural variation in cancer genomes