思考

测序周报 ·科研篇:癌症研究两大里程碑式图谱

伴随着癌症精准医学理念的提出,基于大规模群体的数据将成为癌症医学研究的基础与临床转化新的突破口。随着基因测序技术的诞生和发展,国际上率先启动了癌症基因组图谱(TCGA)计划,其历时8年的研究为癌症精准医学的发展提供了重要的数据支撑. 此外,近日在《科学》上发布了又一项癌症医学研究里程碑式的图谱,“人类癌症病理图谱”,该图谱将数千种特定癌症相关基因与患者生存情况联系起来。两大图谱的研究成果不论对于癌症的基础研究还是临床转化都具有极为重要的意义

人类癌症基因组图谱

2015年,美国癌症基因组图谱计划(TCGA)正式宣告结束。TCGA是一项以基因组为基础的重大科研项目,历时8年,耗资1亿美元,绘制出1万个癌症基因组的图谱。研究团队由来自16个国家的科学家组成,以人类基因组计划的成果为基础,研究癌症中基因组的变化,它更关心的是人类出生后细胞中的基因变化。试图通过应用基因组分析技术,特别是采用大规模的基因组测序,将人类全部癌症(目标为50种包括亚型在内的肿瘤)的基因组变异图谱绘制出来,并进行系统分析,旨在找到所有致癌和抑癌基因的微小变异,了解癌细胞发生、发展的机制,在此基础上取得新的诊断和治疗方法,最后可以勾画出整个新型“预防癌症的策略”。

人类癌症基因组图谱

美国国家癌症研究院代理所长Anna D. Barker指出,在癌症医学研究领域,TCGA具有革命性的作用,将对癌症生物学、基因组学技术、生物储藏库和生物信息学领域的最新成果得到协调发展和最佳应用。他强调,对癌症基因组学的研究是人类征服癌症事业上的一个不可逾越、必须要解决的问题。

绘制癌症基因组图谱有助于把研究人员从目前逐个追踪基因的大量劳动中解放出来,便于迅速设计和找到针对性抗癌药物,是实现个体化治疗的一大转折点。

人类癌症病理图谱

近日,瑞典研究人员在顶级学术期刊《科学》上发布了“人类癌症病理图谱”,将数千种特定癌症相关基因与患者生存情况联系起来。

据悉,该病理图谱是基于8,000名患者、17种主要癌症类型的分析结果。研究人员表示,他们建立起来的图谱包含超过90万条可预测患者生存期的生存曲线和500万幅病理学图像。研究人员确定了2000多个抑制肿瘤生长的基因,绝大多数基因靶向药物会同步产生强烈的副作用。经筛选,发现其中32种“公共”基因存在于超过80%的肿瘤样本中,且与癌症具体类型无关,它们可以作为新药研发的靶点。

人类癌症病理图谱

随着人类癌症病理学图谱的成功推出,研究人员可以通过现有的数据为患者生成个性化模型,深入研究突变基因所编码的蛋白质的下游作用,预测蛋白水平和肿瘤代谢的变化对肿瘤发展的影响,从而进行有针对性的治疗,延长患者的生存时间。深化了精准医学中对癌症个性化治疗的重要意义。此外,构建人类癌症病理图谱的系统方法首次展示了“大数据”对基因表达水平研究的强大作用,也充分展示了“大数据”在医学研究中的强大作用。

人类癌症病理图谱是以TCGA数据库为依据,从中提取癌症患者的转录组和临床数据,进行深入的表达分析。TCGA是人类在征服癌症这条道路上迈出的至关重要的一步,是一场革命的开始,为癌症的个性化治疗打下了基础。癌症病理图谱则为癌症的精准治疗指明了方向,使癌症的个性化治疗再次向前迈出了重要一步。

参考资料

Tomczak, K., Czerwinska, P., and Wiznerowicz, M. (2015)The Cancer Genome Atlas (TCGA): an immeasurable source of knowledge.Contemporary Oncology. 19(1A): A68-A77.

Mathias Uhlen*, Cheng Zhang, Sunjae Lee, A pathology atlas of the human cancer transcriptome,Science, 18 Aug 2017:Vol. 357, Issue 6352, eaan2507 DOI: 10.1126/science.aan2507

本周科研进展

1. 近日,来自Waterloo大学以及Sunnybrook研究所的研究者们开发出了一种利用人工智能技术检测皮肤黑色素瘤的方法。这项研究利用机器学习软件,通过对皮肤伤口图像进行分析,为医生们提供与黑色素瘤生物标志有关的客观证据。通过对皮肤中真黑素以及血红蛋白的水平进行分析,从而对患者患黑色素瘤的风险作出评价,有助于皮肤癌症的早期诊断。

2. 8月25日,Cell杂志公布了中科院生物物理研究所的一项最新成果:Regulatory innate lymphoid cells control innate intestinal inflammation,研究人员利用IL-10报告小鼠,在肠道组织发现了一群能够分泌IL-10的ILC细胞新亚群。

3. 在本周发表的PNAS期刊中,Fior的研究团队公布了在斑马鱼幼体植入人类肿瘤细胞,进而构建斑马鱼模型的最新研究。研究结果显示斑马鱼体内的肿瘤细胞具备人类实体肿瘤的三大特征,并且该模型可以区分抗癌药物的有效性。斑马鱼模型与传统的小鼠模型相比,斑马鱼模型能够更快捷地反映出抗癌药物的药效,且斑马鱼生长迅速,成本更低廉,这或许能够帮助医生更好的选择治疗方案,为更多的癌症患者带来个体化检测的机会。

4. 8月17日,瑞典研究人员在顶级学术期刊《科学》上发布了“人类癌症病理图谱”,对所有主要癌症中的人类基因进行了分析,并揭示了相应蛋白质水平对患者总体生存结局的影响。研究中所观察到的癌症表达模式的差异,深化了精准医学中对癌症的个性化治疗的重要意义。通过个体化行为和数据的精准解读,精准医学可以将人群细分,并进行精准诊断、治疗,进而给出一个精准的个体化解决方案。此外,构建人类癌症病理图谱的系统方法也充分展示了“大数据”对医学研究的强大作用。

5.8月21日,来自新加坡的Vela Diagnostics公司的研究者开发出的首个测定HIV药物耐受性突变的NGS技术——Sentosa SQ HIV-1的基因分型技术,收到了欧盟的体外诊断设备许可(CE-IVD),是全球首个获批用于临床的,检测HIV耐药性的体外诊断产品。该技术可实现自动化的RNA提取、文库构建、模板制备、测序、数据分析并生成病理报告和质量控制报告,也可以追溯样品,并且与实验室信息系统无缝集成和连接。

6.在一项新的研究中,来自美国纽约大学医学院等研究机构的研究人员发现,维生素C会促进骨髓中的白血病干细胞发生分化和凋亡。在某些白血病患者中,已知某些基因变化会降低酶TET2促进白血病干细胞分化为成熟的最终会死亡的血细胞的能力。这项新的研究发现维生素C在经过基因改造缺失TET2的小鼠中可激活TET2的功能,可能促进未发生TET2基因突变的白血病干细胞死亡。论文共同通信作者Benjamin G. Neel说,“我们对高剂量的维生素C可能成为一种安全地治疗由TET2缺失性的白血病干细胞导致的血液疾病的前景感到激动人心,而且很可能是与其他的靶向疗法联合使用。”

7.在线发表于Nature杂志上题为“CDK4/6 inhibition triggers anti-tumour immunity”的研究中,来自Dana-Farber癌症研究所等机构的科学家们发现了CDK4/6抑制剂发挥抗癌作用的意外机制。该研究证实,CDK4/6抑制剂不仅会阻碍癌细胞的分裂,还会刺激免疫系统攻击和杀死癌细胞。此外,当将这类药物与其它免疫疗法药物联合使用时,抗癌效果能够变得更强。

新发表文章

【动物】

1.DNA analysis of traded shark fins and mobulid gill plates reveals a high proportion of species of conservation concern.Dirk Steinke et al. Scientific Reports .25 August 2017

2. Carryover effects of larval exposure to different environmental bacteria drive adult trait variation in a mosquito vector. Laura B. Dickson et al. Science Advances. 2017 Aug 16

3.Retinal cell death dependent reactive proliferative gliosis in the mouse retina.Sheik Pran Babu Sardar Pasha et al. Scientific Reports .25 August 2017

【植物】

1.DELLA Genes Restrict Inflorescence Meristem Function Independently of Plant Height. A Serrano-Mislata et al. Nat Plants. 2017 Aug 21

2.Haplotype-Resolved Sweet Potato Genome Traces Back Its Hexaploidization History. J Yang et al. Nat Plants. 2017 Aug 21

【微生物】

1.Seasonal cycling in the gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers of Tanzania.Samuel A. Smits et al. Science. 2017 Aug 25

2.Microbial regulation of microRNA expression in the amygdala and prefrontal cortex.Alan E. Hoban et al. Microbiome. 2017 Aug 25

3.Multicohort Analysis Reveals Baseline Transcriptional Predictors of Influenza Vaccination Responses. Purvesh Khatri et al. Science Immunology. 2017 Aug 25

【肿瘤】

1. Roles of APOBEC3A and APOBEC3B in Human Papillomavirus Infection and Disease Progression.Cody J. Warren et al. Viruses. 2017 Aug 21

2. Targeting VCP enhances anticancer activity of oncolytic virus M1 in hepatocellular carcinoma. Haipeng Zhang et al. Science Translational Medicine.2017 Aug 23

3. Dendritic Cells but Not Macrophages Sense Tumor Mitochondrial DNA for Cross-priming through Signal Regulatory Protein α Signaling. Meng Michelle Xu et al. Cell Metabolism. 2017 Aug 15

4.A neuropeptide, Substance-P, directly induces tissue-repairing M2 like macrophages by activating the PI3K/Akt/mTOR pathway even in the presence of IFNγ. Ji Eun Lim et al. Sci Rep. 2017 Aug 25

5.A pathology atlas of the human cancer transcriptome. Mathias Uhlen et al. Science. 2017 Aug 18

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本文由 测序中国 作者:白云 发表,转载请注明来源!

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