Назад
Анализируя сотни миллионов мутаций, скрывающихся в геномах более 12 000 опухолей, исследователи выявили закономерности изменений ДНК, которые могут дать ключ к разгадке генетических и экологических причин возникновения рака.
Исследование, опубликованное недавно в журнале Science, является крупнейшим в своем роде. Оно добавляет десятки позиций в растущий каталог "мутационных сигнатур", сопровождающих рак, и в некоторых случаях может помочь врачам подобрать оптимальное лечение для каждого пациента.
Размер имеет значение для такого анализа, говорит Нурия Лопес-Бигас, вычислительный биолог рака из Института исследований в области биомедицины в Барселоне, Испания. Новая работа позволила выявить редкие мутационные паттерны, которые невозможно было обнаружить на основе меньших массивов данных. "Когда у вас есть такое количество полных геномов, у вас больше возможностей и вы можете составить более полный набор мутационных сигнатур", - говорит она. "Это еще только начало, но у него большой потенциал для диагностики и понимания того, как возникли эти опухоли".
Отдельная раковая клетка может содержать сотни тысяч мутаций, иногда более миллиона, но лишь немногие из них будут непосредственно способствовать развитию опухоли. В течение многих лет исследователи изучали геномные данные в поисках этих факторов развития рака в надежде найти новые методы лечения.
Многие оставшиеся "побочные" мутации также могут быть информативными. Некоторые агенты, вызывающие рак, создают характерные паттерны изменений ДНК. Например, ультрафиолетовый свет может вызвать замену основания ДНК, или "буквы", цитозина на тимин в определенных местах генома. Такие изменения часто встречаются в меланомах.
Эти мутации можно сравнить со следами на песчаном пляже, говорит Серена Ник-Зайнал, специалист по вычислительной биологии из Кембриджского университета (Великобритания) и соавтор исследования. "Следы могут выглядеть случайными, но это не так - они появляются по совершенно определенной причине", - говорит она. "Вы сможете отличить человека от животного, собаку от птицы, даже взрослого от ребенка и определить, идут они или бегут".
Самое крупное из ранее опубликованных исследований мутационных сигнатур было опубликовано в 2020 году, в нем было проанализировано около 5 000 целых геномных последовательностей из образцов опухолей, собранных в рамках международной работы. В новом исследовании группа проанализировала более 12 000 геномов рака, собранных Национальной службой здравоохранения Великобритании в рамках проекта Genomics England 100 000 Genomes Project. Затем исследователи использовали ранее опубликованные массивы данных для проверки своих выводов. Это потребовало разработки новых аналитических инструментов и алгоритма, способного обрабатывать сотни тысяч мутаций, говорит Андреа Дегаспери, вычислительный биолог из Кембриджского университета и соавтор исследования. В ходе работы, включавшей образцы из 19 типов опухолей, были обнаружены десятки ранее неизвестных мутационных следов, некоторые из которых можно проследить до дефектов в конкретных клеточных методах восстановления ДНК.
По словам Давида Шютса, биолога-онколога из Исследовательского центра естественных наук в Будапеште, исследователи, вероятно, уже нашли все наиболее распространенные мутационные сигнатуры. "На данный момент кажется маловероятным, что основные процессы упущены", - говорит он. Но охота за редкими признаками, которые встречаются менее чем в 1% опухолей в том или ином органе, вероятно, будет продолжаться по мере того, как проекты по геному рака будут развиваться по всему миру".
Помимо поиска новых мутационных признаков, Дегаспери надеется, что ему удастся выяснить происхождение более загадочных признаков, которые пока не удалось связать с событиями, вызывающими рак. Он также хочет изучить другие виды генетических изменений: текущее исследование сосредоточено на изменениях от одной до трех букв ДНК, но последовательности ДНК могут также удаляться, вставляться или перестраиваться в более крупные фрагменты.
Он надеется, что эти исследования в конечном итоге приведут к разработке методов лечения рака, которые будут подбираться индивидуально для каждого человека. "Когда вы поймете механизм, вы сможете понять возможную взаимосвязь с лекарством".
