最全癌癥基因圖譜公布有望提前數十年識別出腫瘤突變

　　癌癥是一種基因病，由體細胞癌基因突變引起。早在2001年對首個人類基因組進行測序后，腫瘤的全面基因組表征就成為癌癥研究人員的一個主要目標。從那時起，測序技術和分析工具取得的進展使得這個研究領域蓬勃發展。

　　2月5日，Nature雜志及其子刊同期發表了20余篇關于癌癥研究的文章，由來自37個國家、1300多名科學家和臨床醫生組成的國際團隊完成了迄今為止最全面的癌癥基因組研究，顯著提高了我們對癌癥的基本認識，并為癌癥的診斷和治療指明了新的方向。

圖片來源：Nature

　　主導該研究的是ICGC/TCGA全基因組泛癌分析（PCAWG）項目，簡稱泛癌項目。該項目分析了38種不同腫瘤類型的2600多個基因組，創造了巨大的原發癌基因組資源。

　　2006年，美國國家癌癥研究所和國家人類基因組研究所開啟了癌癥基因組圖譜計劃（The Cancer Genome Atlas Program，TCGA）。該計劃涵蓋了33種癌癥類型，包括超過2萬個癌癥及正常組織的分子特征。經過12年的發展，TCGA產生了包括基因組、表觀組、轉錄組和蛋白質組的海量數據。

　　隨著TCGA的發展以及各種關于癌癥研究的深入，人們逐漸認識到詳細記錄癌癥的每一個突變是可行的。于是在2008年，全球癌癥基因組協會建立了國際癌癥基因組聯盟（International Cancer Genome Consortium，ICGC）。ICGC的目標是系統性記錄各種常見癌癥中的突變，其成立初期計劃投資10億美元，用10年時間詳盡、深入研究可導致癌癥的變異基因，集世界各國和地區的科學家之力，繪制完整的人類癌癥基因圖譜，是一項與人類基因組計劃具有同等重要意義的研究計劃。

　　全基因組泛癌分析（Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes，PCAWG）研究是一項國際合作項目，旨在確定ICGC的2600多個癌癥全基因組的常見突變模式。在先前研究癌癥編碼區的基礎上，本項目探討了編碼區和非編碼區中體細胞和種系變異的性質及后果，特別關注了順式調控位點、非編碼RNA以及大規模結構變異。

　　先前的研究集中在編碼蛋白質的基因組的1%，如果以繪制地圖作比方，類似于繪制了大陸海岸線。而泛癌項目對剩下的99%的基因組進行了更詳細的探索，包括控制基因開關的關鍵區域，類似于繪制了大陸的內部。

　　泛癌項目為癌癥基因組學研究提供了全面的資源，包括原始基因組測序數據、癌癥基因組分析軟件和探索泛癌項目數據各個方面的多個交互網站。該項目也擴展了包括云計算在內的先進癌癥基因組分析方法，發現了癌癥生物學的新知識，證實了先前研究的重要發現。

　　在Nature及其子刊上發表的21篇論文中，泛癌項目主要匯報了以下幾個要點：

　　1. 癌癥基因組是有限的、已知的，但非常復雜。通過將整個癌癥基因組的測序與分析工具相結合，可以描述在癌癥中發現的每一種基因變化、產生這些突變的所有過程，甚至癌癥生命史中關鍵事件的順序。

　　2. 研究人員幾近對所有與癌癥有關的生物通路進行了分類，并對它們在基因組中的作用有更全面的了解。幾乎所有被分析的癌癥中都發現了至少一種因果突變，并且發現產生突變的過程有很大的不同——從單個DNA堿基的變化到整個染色體的重組。基因組中控制基因開關的多個新區域被確定為致癌突變的靶點。

　　3. 通過一種新的“碳年代測定（carbon dating）”方法，在腫瘤出現前幾年，有時甚至數十年，就有可能識別出突變。理論上，這為早期癌癥檢測打開了一扇機會之窗。

　　4. 根據整個基因組中看到的基因變化模式，可以準確識別腫瘤類型，這在常規臨床試驗無法識別的情況下，可能有助于診斷患者的癌癥類型。對確切腫瘤類型的了解也有助于制定治療方案。

　　總結來說，本次披露的科研成果揭示了大規模結構突變在癌癥中所發揮的廣泛作用， 在基因調控區域找到了新的癌癥相關突變，推斷了多種類型腫瘤的進化，闡明了體細胞突變和轉錄組之間的相互作用，研究了種系遺傳變異在調控突變過程中的作用，并同時展示了研究所用的數據、工具和其他資源，這對于想要進一步探索的研究者來說也是非常有幫助的。