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人体是不同基因组的镶嵌图

根据对29种不同类型组织的全面调查,人体是由具有不同基因组的细胞簇组成的复杂马赛克 - 许多这些簇具有可能导致癌症的突变。这是迄今为止规模最大的此类研究,汇编了大约500人收集的数千份样本的数据。6月6日发表在“科学1”杂志上的研究结果可以帮助科学家更好地了解癌症的发生方式,以及如何更早地发现癌症。“我们现在意识到我们是马赛克',并且我们身体中的大量细胞已经携带癌症突变,”英国Hinxton的Wellcome Sanger研究所的遗传家IñigoMartincorena说。“这些都是癌症的种子。”随着细胞积聚突变 - 细胞分裂过程中蠕变的DNA错误,或者由于暴露于紫外线或香烟烟雾等环境因素,组织马赛克出现。当具有给定突变的皮肤细胞分裂时,它可以创建与其邻居在遗传上不同的皮肤斑块。以前的研究发现,皮肤2,食道3和血液4中存在高水平的镶嵌现象。这些结果通常是从显微组织样品中的特定基因测序中收集的。

复杂的模式

这些研究引起了波士顿马萨诸塞州综合医院计算生物学家Gad Getz的注意。Getz和他的团队决定采取不同的策略:他们不是从微小样本中对DNA进行测序,而是从基因型 - 组织表达(GTEx)项目中挖掘出RNA序列数据库。因为身体使用DNA作为制作RNA序列的模板,DNA中的突变有时会反映在RNA中。

研究RNA的决定使得Getz及其同事能够快速获取来自约500人的29个组织的6,700个样本的数据。但他们的方法有其缺点。并非所有DNA都是RNA编码,因此并非每个DNA突变都会在RNA序列中显现出来。并且因为用于GTEx项目的样本相对较大,来自具有独特基因组的小簇细胞的DNA特征可能被更大数量的其他细胞淹没。

总体而言,该研究发现在某些类型的组织中镶嵌现象的数量少于之前研究的预期。但Martincorena说,关键是最新的分析表明镶嵌在各种组织中存在。

具有高细胞分裂率的组织(例如构成皮肤和食道的组织)倾向于具有比具有较低细胞分裂率的组织更多的镶嵌性。镶嵌现象也随着年龄的增长而增加,尤其在肺部和皮肤组织中普遍存在,这些组织暴露于可能损害DNA的环境因素。

微妙的信号

一种名为TP53的基因- 有助于修复DNA损伤,被称为“基因组的守护者” - 是最常见的突变位点之一。TP53的某些变化与癌症有关,但在细胞产生肿瘤之前,其他基因可能需要额外的突变。

“我们所看到的是一些最早的癌前变化,然后会积累更多的突变,”加拿大温哥华不列颠哥伦比亚省癌症机构研究癌症基因组学的Erin Pleasance说。“最终,其中一小部分可能会成为癌症。”

研究人员现在需要找到方法来解决哪些细胞会变成肿瘤,哪些是“正常的”,马里兰州巴尔的摩市约翰霍普金斯医学院应用数学家Cristian Tomasetti说。这对于改进早期发现癌症的努力至关重要。

Tomasetti开发了检测血液中循环肿瘤DNA的方法,研究人员希望有朝一日可以用它来发现癌症的早期症状。但他说,他的团队最初惊讶地发现他们的结果中的一些突变 - 与癌症相关,因此可能表明存在肿瘤 - 来自一组正常的血细胞。

“这种混乱局面是新常态,”托马塞蒂说。“现在的挑战是弄清楚我们称之为正常的东西。”

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