Мутационные сигнатуры дают ученым ключ к разгадке причин рака

Рак является результатом нескольких тысяч генетических мутаций. Обнаружение этих мутаций может помочь врачам выявить причины рака и соответствующим образом его лечить. Исследование с использованием секвенирования всего генома обнаружило новые мутационные сигнатуры, которые дают ключ к разгадке причин многих видов рака. Исследователи надеются, что это приведет к улучшению диагностики и лечения онкологических больных. Исследование опубликовано в журнале Science.

Актуальность исследования

Рак вызывает 1 из 6 смертей по всему миру. Известны некоторые факторы риска, такие как употребление табака, нездоровое питание или вирусы, такие как ВПЧ. Но многие виды рака развиваются спонтанно, без очевидного фактора риска окружающей среды. «Охота» за причинами рака является ключевой областью медицинских исследований.

Что известно, так это то, что рак обычно развивается медленно, с накоплением тысяч случайных мутаций, прежде чем клетка станет злокачественной. Мутация — это изменение в ДНК, которое может быть спонтанным или вызванным внешним мутагенным агентом, таким как радиация, некоторые химические вещества и вирусы.

Новое исследование, проведенное в Соединенном Королевстве, использовало секвенирование всего генома у больных раком, чтобы обнаружить большое количество новых мутационных сигнатур — отпечатков повреждения и восстановления ДНК, которые происходят во время образования опухолей, — которые могут помочь исследователям выявить причины многих видов рака.

Сантош Кесари (Santosh Kesari), директор отделения нейроонкологии в Медицинском центре здоровья Провиденс Сент-Джонс (Providence Saint John’s Health Center), прокомментировал: «Это исследование следует за геномными исследованиями, проведенными за последние 2 десятилетия, и подчеркивает, что еще многое предстоит узнать о здоровье и болезнях человека, изучая геном человека еще глубже, чем это ранее делалось у больных раком».

Материалы и методы исследования

Ученые провели анализ ДНК опухолей у 11 000 больных раком в Великобритании. Они собрали данные в рамках проекта 100 000 геномов, который исследует роль генов в здоровье и болезнях.

Используя секвенирование всего генома, исследователи провели анализ мутационных сигнатур на всех образцах. Затем сравнили свои результаты с результатами Международного консорциума по геному рака (International Cancer Genome Consortium) и Медицинского фонда Хартвига (Hartwig Medical Foundation) в Нидерландах. Это позволило им определить, какие мутационные сигнатуры не были обнаружены ранее.

Команда разработала алгоритм, который они назвали Signature Fit Multi-Step — для выявления редких мутационных сигнатур. Вместе со многими известными общими мутационными сигнатурами в опухолях они идентифицировали 58 ранее не обнаруженных мутационных сигнатур. Они дают представление о прошлом воздействии факторов окружающей среды, вызывающих рак, и внутренних клеточных сбоях.

Андреа Дегаспери (Andrea Degasperi), научный сотрудник Кембриджского университета (University of Cambridge) и первый автор исследования, сказал: «Секвенирование всего генома дает нам полную картину всех мутаций, которые способствовали развитию рака у каждого человека».

58 новых мутационных сигнатур, которые они обнаружили, предполагают, что существуют дополнительные причины рака, которые еще не до конца изучены.

Доктор Кесари был впечатлен исследованием, и он сказал: «В ходе исследования был секвенирован весь геном (как «молчащие», так и экспрессируемые части), а не только экспрессируемые части, на которых мы фокусировались в прошлом. Этот более широкий подход позволил выявить 58 новых, хотя и редких мутаций, а также выявить отпечатки повреждений, вызванных воздействием внешних токсинов окружающей среды или внутренними раковыми мутациями».

Обсуждение результатов исследования

Авторы исследования предполагают, что идентификация этих новых мутационных сигнатур поможет разработать новые, индивидуальные методы лечения рака.

Серена Ник-Зайнал (Serena Nik-Zainal), профессор геномной медицины и биоинформатики Кембриджского университета (University of Cambridge), которая руководила исследованием, объяснила: «Идентификационные подписи подобны отпечаткам пальцев на месте преступления — они помогают точно определить виновных в раке. Некоторые мутационные сигнатуры имеют клинические или лечебные последствия — они могут выявлять аномалии, на которые могут быть нацелены конкретные препараты».

Кесари согласился: «Это исследование еще больше расширяет наши знания о причинах рака и о том, как лучше всего его лечить с помощью новых подходов, таких как персонализированные препараты, основанные на мутациях (таргетная терапия) и стимулирование иммунной системы для уничтожения рака (иммунотерапия)».

Авторы другого исследования подтверждают генетическую связь эндометриоза и рака яичников.