多種測(cè)序技術(shù)將深入推動(dòng)癌癥領(lǐng)域研究及臨床應(yīng)用

  一提起癌癥，人們往往談虎色變。據(jù)WHO統(tǒng)計(jì)，2012年有820萬(wàn)例癌癥相關(guān)的死亡。所幸，DNA測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展正在改變我們對(duì)癌癥的認(rèn)識(shí)，也在轉(zhuǎn)變癌癥的篩查、診斷和治療?；驕y(cè)序相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)已由實(shí)驗(yàn)室研究演變到臨床使用，可以說(shuō)基因測(cè)序技術(shù)，是下一個(gè)改變世界的技術(shù)！本文中小編整理了多篇文章，來(lái)解讀測(cè)序技術(shù)在闡明癌癥發(fā)生機(jī)制、癌癥診斷及療法開(kāi)發(fā)等方面的巨大潛力，與各位一起學(xué)習(xí)！

  多種測(cè)序技術(shù)將深入推動(dòng)癌癥領(lǐng)域研究及臨床應(yīng)用　　　　【1】JAMIA：新工具深入挖掘外顯子測(cè)序結(jié)果 幫助找到最佳癌癥治療藥物　　　　科羅拉多大學(xué)的研究人員最近在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊JAMIA上發(fā)表了一項(xiàng)癌癥研究，他們開(kāi)發(fā)了一種新工具能夠幫助進(jìn)行腫瘤細(xì)胞全外顯子測(cè)序原始數(shù)據(jù)解讀，隨后根據(jù)癌細(xì)胞的特定基因圖譜找到FDA批準(zhǔn)的靶向治療藥物。　　　　現(xiàn)在全外顯子測(cè)序技術(shù)越來(lái)越普及，一些病人可以得到全外顯子測(cè)序檢測(cè)，而這個(gè)工具的出現(xiàn)將幫助病人對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉，找到候選基因以及與之相應(yīng)的治療方法?！　　　⊙芯咳藛T將這種工具叫做IMPACT（Integrating Molecular Profiles with Actionable Therapeutics），利用這種工具可以根據(jù)全外顯子測(cè)序產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)（由A，T，C，G組成的序列）匹配出人類基因組中的大約20000個(gè)基因，隨后再將癌細(xì)胞的基因序列與正常基因進(jìn)行比對(duì)（也可以比對(duì)基因拷貝數(shù)），發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致癌癥發(fā)生發(fā)展的差異基因?！　　　　?】全基因組測(cè)序可識(shí)別癌癥相關(guān)變異 有望改善癌癥預(yù)防與診斷　　　　美國(guó)德州大學(xué)（UT）西南醫(yī)學(xué)中心研究人員證明，全基因組測(cè)序可識(shí)別病人患遺傳性癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，有望改善癌癥的預(yù)防、診斷和護(hù)理。這項(xiàng)研究首次用全基因組測(cè)序評(píng)估了258個(gè)癌癥病人的基因組，提高了診斷出有癌變傾向的基因變異的能力。相關(guān)論文在線發(fā)表于最近的《E生物醫(yī)學(xué)》雜志上?！　　　?ldquo;全基因組測(cè)序是一種新的基因工具，能確定不止一個(gè)人的DNA序列。在臨床已確定的變異中，已確診的接近90%，加上其他癌癥基因變異，并且全基因組測(cè)序的相關(guān)成本不斷降低，這種方法會(huì)改善病人護(hù)理，幫助發(fā)現(xiàn)新的癌癥基因。”內(nèi)科醫(yī)學(xué)教授、UT西南癌癥遺傳學(xué)項(xiàng)目主管西奧多拉·羅絲說(shuō)?！　　　?jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)12月23日?qǐng)?bào)道，UT西南癌癥遺傳學(xué)門(mén)診部的醫(yī)生和基因?qū)W顧問(wèn)幫病人評(píng)估了患多種癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，包括腎、皮膚、肺、乳腺、卵巢、結(jié)腸、內(nèi)分泌和前列腺等方面癌癥。如果已知一個(gè)基因在遺傳上有癌變傾向，并且給病人檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)了它，研究人員就會(huì)和病人商討最好的方法來(lái)檢測(cè)早期癌癥，或預(yù)防癌癥形成?！　　　　?】PNAS：?jiǎn)渭?xì)胞測(cè)序技術(shù)應(yīng)用于癌癥無(wú)創(chuàng)診斷　　　　著名學(xué)術(shù)期刊美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences USA)在線發(fā)表了北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物動(dòng)態(tài)光學(xué)成像中心謝曉亮、白凡課題組與北大腫瘤醫(yī)院王潔團(tuán)隊(duì)合作的研究結(jié)果。在題為“Reproducible copy number variation patterns among single circulating tumor cells of lung cancer patients”的研究論文中，研究人員通過(guò)單細(xì)胞基因測(cè)序手段首次報(bào)道了對(duì)于癌癥病人單個(gè)外周血循環(huán)腫瘤細(xì)胞的全基因組、外顯子組測(cè)序結(jié)果，此項(xiàng)研究對(duì)于揭示癌癥轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制具有重要意義，同時(shí)還為無(wú)創(chuàng)癌癥診斷提供了一種新的技術(shù)手段?！　　　∧[瘤的轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致癌癥病人死亡的主要原因。早在1896年，澳大利亞籍醫(yī)生Ashworth首次在癌癥病人血液樣品中觀察到循環(huán)腫瘤細(xì)胞（Circulating Tumor Cell， CTC）的存在。在腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中，癌細(xì)胞從原發(fā)腫瘤脫落，進(jìn)入血液或淋巴循環(huán)系統(tǒng)，其中一些具有高度轉(zhuǎn)移潛能的腫瘤細(xì)胞在循環(huán)系統(tǒng)中存活下來(lái)，成為循環(huán)腫瘤細(xì)胞，并進(jìn)一步發(fā)展為遠(yuǎn)端器官轉(zhuǎn)移腫瘤。循環(huán)腫瘤細(xì)胞是腫瘤發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的必經(jīng)步驟，因此在外周血中檢測(cè)到腫瘤細(xì)胞預(yù)示著有發(fā)生腫瘤轉(zhuǎn)移的可能。　　　　【4】JNCI：腫瘤測(cè)序和PDX模型為乳腺癌精準(zhǔn)治療提供重要信息　　　　腫瘤測(cè)序在癌癥病人治療選擇方面的應(yīng)用越來(lái)越多，但是在新診斷乳腺癌女性中的作用還不是特別清楚。梅奧診所的研究人員在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊JNCI上報(bào)道了一項(xiàng)針對(duì)乳腺手術(shù)之前接受化療的女性患者的前瞻性腫瘤測(cè)序研究結(jié)果。這項(xiàng)研究的目的在于確定是否能夠根據(jù)腫瘤基因組的改變將病人分為化療敏感性和化療抵抗性群組，并構(gòu)建人源性腫瘤異種移植小鼠模型進(jìn)行驗(yàn)證?！　　　?ldquo;利用腫瘤測(cè)序數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行治療導(dǎo)向是非常有意義的，但是關(guān)于判斷這種方法對(duì)于手術(shù)前接受化療的新診斷乳腺癌女性是否有用的數(shù)據(jù)還很有限。”腫瘤學(xué)家Matthew Goetz這樣說(shuō)道，他還是乳腺癌基因組導(dǎo)向治療（BEAUTY）項(xiàng)目的共同主席?！　　　EAUTY項(xiàng)目的主要發(fā)現(xiàn)表明最常見(jiàn)的基因改變?cè)诘挚够煹哪[瘤中并不比化療敏感性的腫瘤更加常見(jiàn)。但是梅奧的研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)于三陰性乳腺癌的一種亞型——管腔雄激素受體亞型來(lái)說(shuō)，這種疾病對(duì)化療的應(yīng)答情況更差，這種亞型中更可能包含一個(gè)獨(dú)特的p53突變，而p53是在三陰性乳腺癌中經(jīng)常發(fā)生突變的一個(gè)腫瘤抑制因子?！　　　　?】Oncotarget：對(duì)白血病研究常用細(xì)胞系進(jìn)行測(cè)序 提高結(jié)果重復(fù)性　　　　“突變是生命的一部分。基因中的突變就像文本信息中的排印錯(cuò)誤，但究竟哪些突變會(huì)引發(fā)癌癥？這是個(gè)問(wèn)題。如果沒(méi)有好的模型系統(tǒng)對(duì)突變進(jìn)行檢測(cè)就無(wú)法解決這一難題。”Watanabe-Smith博士這樣說(shuō)道。　　　　“我們對(duì)病人的DNA進(jìn)行測(cè)序不僅要看已經(jīng)知道的突變是否存在，還要尋找基因中的其他未知突變。而我們每次都會(huì)得到不同的突變結(jié)果。當(dāng)我們?cè)趲桌∪酥邪l(fā)現(xiàn)相同突變后，我們就知道這個(gè)突變值得進(jìn)一步研究。”Cristina Tognon博士這樣表示。　　　　這項(xiàng)研究的重點(diǎn)在于介紹該實(shí)驗(yàn)室的模型系統(tǒng)，確保其他研究人員在尋找致癌突變的研究中能夠使用準(zhǔn)確且可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)方法?！　　　≡撗芯繉?duì)一個(gè)常用的細(xì)胞系進(jìn)行了分析，檢測(cè)哪些突變對(duì)白血病和其他癌癥的發(fā)生有重要作用。他們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)這個(gè)細(xì)胞系存在一個(gè)之前未報(bào)道過(guò)的缺陷，這個(gè)叫做Ba/F3的細(xì)胞系會(huì)獲得額外突變。　　　　【6】Science：利用單細(xì)胞RNA測(cè)序分析黑色素瘤　　　　單細(xì)胞分析是一種開(kāi)創(chuàng)性方法，如今在整個(gè)生物領(lǐng)域中正被用來(lái)研究一個(gè)共同的問(wèn)題：如何研究異質(zhì)細(xì)胞群體中的細(xì)胞多樣性。這種多樣性能夠?qū)?xì)胞存活和增殖、對(duì)藥物療法和干預(yù)作出的反應(yīng)以及很多其他的生物過(guò)程產(chǎn)生深刻影響。單細(xì)胞技術(shù)已被用于眾多研究---比如，研究自身免疫疾病中的免疫反應(yīng)異質(zhì)性，研究傳染病中的宿主-病原體相互作用，研究人轉(zhuǎn)錄組。如今，它被用來(lái)研究癌癥組織---一種多樣性的復(fù)雜細(xì)胞環(huán)境，這經(jīng)常難倒科學(xué)家們?！　　　≡谶^(guò)去兩年來(lái)，在美國(guó)布羅德研究所骨干成員、麻省理工學(xué)院生物學(xué)教授和霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Aviv Regev的領(lǐng)導(dǎo)下，計(jì)算生物學(xué)家、細(xì)胞回路專家和布羅德研究所成員Levi Garraway的癌癥研究團(tuán)隊(duì)合作接受這個(gè)挑戰(zhàn)。　　　　在一項(xiàng)新的研究中，通過(guò)與麻省理工學(xué)院副教授、單細(xì)胞分析先鋒Alex Shalek合作，Garraway團(tuán)隊(duì)研究黑色素瘤，即最為致命的皮膚癌。他們的研究有助揭示腫瘤的多樣性細(xì)胞環(huán)境，這不僅對(duì)腫瘤中的癌細(xì)胞異質(zhì)性，也對(duì)可能影響癌癥行為和對(duì)治療作出的反應(yīng)的T細(xì)胞和其他細(xì)胞，提供深入認(rèn)識(shí)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年4月8日那期Science期刊上，論文標(biāo)題為“Dissecting the multicellular ecosystem of metastatic melanoma by single-cell RNA-seq”。論文共同第一作者是Regev實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員Itay Tirosh和Garraway實(shí)驗(yàn)室研究員Benjamin Izar，其中Benjamin Izar也是這篇論文的共同通信作者。另外兩名共同通信作者是Regev和Garraway?！　　　　?】全外顯子測(cè)序發(fā)現(xiàn)胰腺癌新治療靶點(diǎn)　　　　近日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊nature communication在線發(fā)表了美國(guó)科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究進(jìn)展，他們對(duì)109名胰腺導(dǎo)管腺癌（PDA）病人進(jìn)行了全外顯子測(cè)序，發(fā)現(xiàn)了PDA中的基因突變多樣性，并且為發(fā)現(xiàn)PDA治療靶點(diǎn)提供了重要信息?！　　　∫认賹?dǎo)管腺癌是一種預(yù)后效果非常差的惡性疾病，需要深入了解該疾病的病因并開(kāi)發(fā)靶向治療策略。由于PDA腫瘤中存在大量基質(zhì)細(xì)胞和炎癥細(xì)胞，因此對(duì)來(lái)自于病人的腫瘤樣本進(jìn)行腫瘤細(xì)胞測(cè)序存在很大障礙，難以獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)?！　　　≡谠擁?xiàng)研究中，研究人員為方便檢測(cè)基因突變，同時(shí)移除非腫瘤性組織的污染，他們利用顯微切割的方法將癌癥患者的腫瘤組織進(jìn)行了異種移植并建立了細(xì)胞系。隨后對(duì)109例進(jìn)行過(guò)顯微切割的PDA病例進(jìn)行了全外顯子測(cè)序，經(jīng)過(guò)顯微切割操作后，腫瘤細(xì)胞得到富集并增強(qiáng)了對(duì)基因突變的檢測(cè)?！　　　　?】Nature：全基因組測(cè)序可預(yù)測(cè)胰腺癌化療效果　　　　近日，國(guó)際頂尖期刊nature發(fā)表了澳大利亞科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究進(jìn)展，他們通過(guò)對(duì)胰腺癌病人進(jìn)行全基因組測(cè)序以及CNV分析重新定義了胰腺癌突變圖譜?！　　　∫认侔┠壳叭允侵滤缆首罡叩膼盒阅[瘤之一，也是人類健康的一個(gè)主要負(fù)擔(dān)。研究人員對(duì)100個(gè)胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）病人進(jìn)行了全基因組測(cè)序以及copy number variation（CNV）分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)染色體重排導(dǎo)致的基因破壞在胰腺癌病人中普遍存在，這會(huì)影響導(dǎo)致胰腺癌發(fā)生的關(guān)鍵基因比如TP53，SMAD4，CDKN2A，ARID1A和ROBO2，同時(shí)還會(huì)影響一些新的胰腺癌驅(qū)動(dòng)因子比如KDM6A和PREX2。研究人員提出，根據(jù)結(jié)構(gòu)變化的模式不同，可將PDAC分為具有潛在臨床應(yīng)用價(jià)值的4個(gè)亞型：穩(wěn)定型，局部重排型，零散型和不穩(wěn)定型?！　　　∧壳?，基于platinum的化療方法被用于臨床治療PDAC，研究人員將基因結(jié)構(gòu)變化，突變特征與基因突變結(jié)合起來(lái)對(duì)表征這一治療方法治療效果的生物標(biāo)記進(jìn)行了定義，另一方面，他們發(fā)現(xiàn)在接受platinum治療的8名病人中，有5人存在他們定義的相關(guān)生物標(biāo)記，而在這5人中，有4人對(duì)platinum治療產(chǎn)生了應(yīng)答，說(shuō)明這些生物標(biāo)記能夠指示化療方法的治療效果。同時(shí)，研究人員對(duì)于靶向其他類似分子機(jī)制的治療方法的生物標(biāo)記也進(jìn)行了定義?！　　　　?】Nature Communications：甲基化測(cè)序捕捉三陰性乳腺癌表觀遺傳特性　　　　近日，一篇刊登在國(guó)際雜志Nature Communications上的研究報(bào)告中，來(lái)自澳大利亞悉尼加文醫(yī)學(xué)研究所（Garvan Institute of Medical Research）的科學(xué)家們通過(guò)將乳腺癌患者機(jī)體的乳腺癌甲基化組同健康個(gè)體進(jìn)行比較從而繪制出了一種新型的基因組圖譜，其可以幫助揭示DNA如何被甲基化基團(tuán)進(jìn)行修飾，即DNA的甲基化過(guò)程?！　　　”疚难芯拷沂玖巳橄侔┘?xì)胞主要活檢組織中不同的甲基化模式，其可以有效揭示患者的預(yù)后情況；三陰性乳腺癌在所有乳腺癌中占到了15%至20%，患該類乳腺癌的患者相比其它乳腺癌患者的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和死亡率都較高；三陰性乳腺癌患者往往分為兩類：第一類是不管是否進(jìn)行治療患者在3-5年內(nèi)就會(huì)死亡；第二類是平均比非三陰性乳腺癌患者存活時(shí)間更長(zhǎng)的患者群（在診斷后至少可以存活8年）。　　　　目前并沒(méi)有可靠的方法來(lái)對(duì)上述兩類三陰性乳腺癌進(jìn)行區(qū)分，而臨床醫(yī)生往往依據(jù)腫瘤的尺寸、擴(kuò)散程度以及淋巴結(jié)的滲透性來(lái)決定患者應(yīng)該被分為高風(fēng)險(xiǎn)類還是低風(fēng)險(xiǎn)類中。Susan Clark教授說(shuō)道，文章中我們對(duì)三陰性乳腺癌患者的組織樣本和配對(duì)的正常樣本進(jìn)行全基因組甲基化捕捉測(cè)序，同時(shí)進(jìn)行新一代的測(cè)序來(lái)確定癌癥在DNA甲基化中的特異性改變?！　　　　?0】EBioMedicine：全基因組測(cè)序高效識(shí)別癌癥相關(guān)基因突變　　　　UT西南醫(yī)學(xué)中心癌癥研究人員已經(jīng)證明，全基因組測(cè)序可用于識(shí)別癌癥的遺傳性風(fēng)險(xiǎn)，其可以潛在地改善癌癥的預(yù)防，診斷和治療?！　　　∵@是首次研究使用了全基因組測(cè)序以評(píng)估一系列258癌癥患者的基因組，診斷其癌癥傾向性突變情況。這項(xiàng)研究發(fā)表在雜志EBioMedicine上。全基因組測(cè)序是新的基因工具，能夠確定比以往更多的DNA序列?！　　　∥覀兊难芯拷Y(jié)果顯示，近90％的臨床鑒定突變可被明確地檢測(cè)到，同時(shí)還有額外的癌癥基因突變被發(fā)現(xiàn)。研究者幫助患者評(píng)估許多類型癌癥，包括腎，皮膚，肺，乳腺，卵巢，結(jié)腸，內(nèi)分泌和前列腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。一旦癌癥已知的遺傳傾向被發(fā)現(xiàn)，Ross博士和她的團(tuán)隊(duì)就可實(shí)施早期癌癥的最佳治療方法或者更好的策略預(yù)防癌癥不形成?！　　　∷屑s5％到10％的癌癥是由已知的遺傳基因突變引起的。這些突變一代一代傳下來(lái)。BRCA1和BRCA2基因突變是遺傳性乳腺癌最常見(jiàn)的原因。 BRCA基因突變是最出名的，是因?yàn)樗麄冊(cè)黾踊既橄侔┑娘L(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也造成卵巢癌，前列腺癌，胰腺癌和其它癌癥的風(fēng)險(xiǎn)增加?！　　　【庉孅c(diǎn)評(píng)　　　　隨著全球?qū)θ蚪M測(cè)序的興趣不斷增加，其使用可以指導(dǎo)癌癥患者的早期治療。目前已經(jīng)出現(xiàn)以基因組測(cè)序?yàn)榛A(chǔ)的患者，并以此做出了醫(yī)療決策。相信在未來(lái)，測(cè)序技術(shù)將對(duì)癌癥領(lǐng)域研究及臨床應(yīng)用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。