多種測序技術(shù)將深入推動癌癥領(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，2012年有820萬例癌癥相關(guān)的死亡。所幸，DNA測序技術(shù)的快速發(fā)展正在改變我們對癌癥的認識，也在轉(zhuǎn)變癌癥的篩查、診斷和治療?；驕y序相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)已由實驗室研究演變到臨床使用，可以說基因測序技術(shù)，是下一個改變世界的技術(shù)！本文中小編整理了多篇文章，來解讀測序技術(shù)在闡明癌癥發(fā)生機制、癌癥診斷及療法開發(fā)等方面的巨大潛力，與各位一起學習！

  多種測序技術(shù)將深入推動癌癥領(lǐng)域研究及臨床應(yīng)用　　　　【1】JAMIA：新工具深入挖掘外顯子測序結(jié)果 幫助找到最佳癌癥治療藥物　　　　科羅拉多大學的研究人員最近在國際學術(shù)期刊JAMIA上發(fā)表了一項癌癥研究，他們開發(fā)了一種新工具能夠幫助進行腫瘤細胞全外顯子測序原始數(shù)據(jù)解讀，隨后根據(jù)癌細胞的特定基因圖譜找到FDA批準的靶向治療藥物。　　　　現(xiàn)在全外顯子測序技術(shù)越來越普及，一些病人可以得到全外顯子測序檢測，而這個工具的出現(xiàn)將幫助病人對測序數(shù)據(jù)進行提煉，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個基因，隨后再將癌細胞的基因序列與正?；蜻M行比對（也可以比對基因拷貝數(shù)），發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致癌癥發(fā)生發(fā)展的差異基因?！　　　　?】全基因組測序可識別癌癥相關(guān)變異 有望改善癌癥預(yù)防與診斷　　　　美國德州大學（UT）西南醫(yī)學中心研究人員證明，全基因組測序可識別病人患遺傳性癌癥的風險，有望改善癌癥的預(yù)防、診斷和護理。這項研究首次用全基因組測序評估了258個癌癥病人的基因組，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》雜志上。　　　　“全基因組測序是一種新的基因工具，能確定不止一個人的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，并且全基因組測序的相關(guān)成本不斷降低，這種方法會改善病人護理，幫助發(fā)現(xiàn)新的癌癥基因。”內(nèi)科醫(yī)學教授、UT西南癌癥遺傳學項目主管西奧多拉·羅絲說。　　　　據(jù)物理學家組織網(wǎng)12月23日報道，UT西南癌癥遺傳學門診部的醫(yī)生和基因?qū)W顧問幫病人評估了患多種癌癥的風險，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。如果已知一個基因在遺傳上有癌變傾向，并且給病人檢查時發(fā)現(xiàn)了它，研究人員就會和病人商討最好的方法來檢測早期癌癥，或預(yù)防癌癥形成。　　　　【3】PNAS：單細胞測序技術(shù)應(yīng)用于癌癥無創(chuàng)診斷　　　　著名學術(shù)期刊美國《國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences USA)在線發(fā)表了北京大學生命科學學院生物動態(tài)光學成像中心謝曉亮、白凡課題組與北大腫瘤醫(yī)院王潔團隊合作的研究結(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，研究人員通過單細胞基因測序手段首次報道了對于癌癥病人單個外周血循環(huán)腫瘤細胞的全基因組、外顯子組測序結(jié)果，此項研究對于揭示癌癥轉(zhuǎn)移的分子機制具有重要意義，同時還為無創(chuàng)癌癥診斷提供了一種新的技術(shù)手段。　　　　腫瘤的轉(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)腫瘤細胞（Circulating Tumor Cell， CTC）的存在。在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中，癌細胞從原發(fā)腫瘤脫落，進入血液或淋巴循環(huán)系統(tǒng)，其中一些具有高度轉(zhuǎn)移潛能的腫瘤細胞在循環(huán)系統(tǒng)中存活下來，成為循環(huán)腫瘤細胞，并進一步發(fā)展為遠端器官轉(zhuǎn)移腫瘤。循環(huán)腫瘤細胞是腫瘤發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移的必經(jīng)步驟，因此在外周血中檢測到腫瘤細胞預(yù)示著有發(fā)生腫瘤轉(zhuǎn)移的可能。　　　　【4】JNCI：腫瘤測序和PDX模型為乳腺癌精準治療提供重要信息　　　　腫瘤測序在癌癥病人治療選擇方面的應(yīng)用越來越多，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際學術(shù)期刊JNCI上報道了一項針對乳腺手術(shù)之前接受化療的女性患者的前瞻性腫瘤測序研究結(jié)果。這項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行驗證?！　　　?ldquo;利用腫瘤測序數(shù)據(jù)來進行治療導(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。”腫瘤學家Matthew Goetz這樣說道，他還是乳腺癌基因組導(dǎo)向治療（BEAUTY）項目的共同主席?！　　　EAUTY項目的主要發(fā)現(xiàn)表明最常見的基因改變在抵抗化療的腫瘤中并不比化療敏感性的腫瘤更加常見。但是梅奧的研究人員發(fā)現(xiàn)對于三陰性乳腺癌的一種亞型——管腔雄激素受體亞型來說，這種疾病對化療的應(yīng)答情況更差，這種亞型中更可能包含一個獨特的p53突變，而p53是在三陰性乳腺癌中經(jīng)常發(fā)生突變的一個腫瘤抑制因子?！　　　　?】Oncotarget：對白血病研究常用細胞系進行測序 提高結(jié)果重復(fù)性　　　　“突變是生命的一部分?；蛑械耐蛔兙拖裎谋拘畔⒅械呐庞″e誤，但究竟哪些突變會引發(fā)癌癥？這是個問題。如果沒有好的模型系統(tǒng)對突變進行檢測就無法解決這一難題。”Watanabe-Smith博士這樣說道?！　　　?ldquo;我們對病人的DNA進行測序不僅要看已經(jīng)知道的突變是否存在，還要尋找基因中的其他未知突變。而我們每次都會得到不同的突變結(jié)果。當我們在幾例病人中發(fā)現(xiàn)相同突變后，我們就知道這個突變值得進一步研究。”Cristina Tognon博士這樣表示?！　　　∵@項研究的重點在于介紹該實驗室的模型系統(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確且可重復(fù)的實驗方法?！　　　≡撗芯繉σ粋€常用的細胞系進行了分析，檢測哪些突變對白血病和其他癌癥的發(fā)生有重要作用。他們在研究中發(fā)現(xiàn)這個細胞系存在一個之前未報道過的缺陷，這個叫做Ba/F3的細胞系會獲得額外突變?！　　　　?】Science：利用單細胞RNA測序分析黑色素瘤　　　　單細胞分析是一種開創(chuàng)性方法，如今在整個生物領(lǐng)域中正被用來研究一個共同的問題：如何研究異質(zhì)細胞群體中的細胞多樣性。這種多樣性能夠?qū)毎婊詈驮鲋?、對藥物療法和干預(yù)作出的反應(yīng)以及很多其他的生物過程產(chǎn)生深刻影響。單細胞技術(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，它被用來研究癌癥組織---一種多樣性的復(fù)雜細胞環(huán)境，這經(jīng)常難倒科學家們。　　　　在過去兩年來，在美國布羅德研究所骨干成員、麻省理工學院生物學教授和霍華德-休斯醫(yī)學研究所研究員Aviv Regev的領(lǐng)導(dǎo)下，計算生物學家、細胞回路專家和布羅德研究所成員Levi Garraway的癌癥研究團隊合作接受這個挑戰(zhàn)。　　　　在一項新的研究中，通過與麻省理工學院副教授、單細胞分析先鋒Alex Shalek合作，Garraway團隊研究黑色素瘤，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胞環(huán)境，這不僅對腫瘤中的癌細胞異質(zhì)性，也對可能影響癌癥行為和對治療作出的反應(yīng)的T細胞和其他細胞，提供深入認識。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實驗室的博士后研究員Itay Tirosh和Garraway實驗室研究員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?！　　　　?】全外顯子測序發(fā)現(xiàn)胰腺癌新治療靶點　　　　近日，國際學術(shù)期刊nature communication在線發(fā)表了美國科學家的一項最新研究進展，他們對109名胰腺導(dǎo)管腺癌（PDA）病人進行了全外顯子測序，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發(fā)靶向治療策略。由于PDA腫瘤中存在大量基質(zhì)細胞和炎癥細胞，因此對來自于病人的腫瘤樣本進行腫瘤細胞測序存在很大障礙，難以獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)?！　　　≡谠擁椦芯恐?，研究人員為方便檢測基因突變，同時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行了異種移植并建立了細胞系。隨后對109例進行過顯微切割的PDA病例進行了全外顯子測序，經(jīng)過顯微切割操作后，腫瘤細胞得到富集并增強了對基因突變的檢測?！　　　　?】Nature：全基因組測序可預(yù)測胰腺癌化療效果　　　　近日，國際頂尖期刊nature發(fā)表了澳大利亞科學家的一項最新研究進展，他們通過對胰腺癌病人進行全基因組測序以及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主要負擔。研究人員對100個胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）病人進行了全基因組測序以及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，同時還會影響一些新的胰腺癌驅(qū)動因子比如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)用價值的4個亞型：穩(wěn)定型，局部重排型，零散型和不穩(wěn)定型?！　　　∧壳埃趐latinum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)合起來對表征這一治療方法治療效果的生物標記進行了定義，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)生物標記，而在這5人中，有4人對platinum治療產(chǎn)生了應(yīng)答，說明這些生物標記能夠指示化療方法的治療效果。同時，研究人員對于靶向其他類似分子機制的治療方法的生物標記也進行了定義?！　　　　?】Nature Communications：甲基化測序捕捉三陰性乳腺癌表觀遺傳特性　　　　近日，一篇刊登在國際雜志Nature Communications上的研究報告中，來自澳大利亞悉尼加文醫(yī)學研究所（Garvan Institute of Medical Research）的科學家們通過將乳腺癌患者機體的乳腺癌甲基化組同健康個體進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如何被甲基化基團進行修飾，即DNA的甲基化過程?！　　　”疚难芯拷沂玖巳橄侔┘毎饕顧z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)風險和死亡率都較高；三陰性乳腺癌患者往往分為兩類：第一類是不管是否進行治療患者在3-5年內(nèi)就會死亡；第二類是平均比非三陰性乳腺癌患者存活時間更長的患者群（在診斷后至少可以存活8年）?！　　　∧壳安]有可靠的方法來對上述兩類三陰性乳腺癌進行區(qū)分，而臨床醫(yī)生往往依據(jù)腫瘤的尺寸、擴散程度以及淋巴結(jié)的滲透性來決定患者應(yīng)該被分為高風險類還是低風險類中。Susan Clark教授說道，文章中我們對三陰性乳腺癌患者的組織樣本和配對的正常樣本進行全基因組甲基化捕捉測序，同時進行新一代的測序來確定癌癥在DNA甲基化中的特異性改變?！　　　　?0】EBioMedicine：全基因組測序高效識別癌癥相關(guān)基因突變　　　　UT西南醫(yī)學中心癌癥研究人員已經(jīng)證明，全基因組測序可用于識別癌癥的遺傳性風險，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序以評估一系列258癌癥患者的基因組，診斷其癌癥傾向性突變情況。這項研究發(fā)表在雜志EBioMedicine上。全基因組測序是新的基因工具，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到，同時還有額外的癌癥基因突變被發(fā)現(xiàn)。研究者幫助患者評估許多類型癌癥，包括腎，皮膚，肺，乳腺，卵巢，結(jié)腸，內(nèi)分泌和前列腺癌的風險。一旦癌癥已知的遺傳傾向被發(fā)現(xiàn)，Ross博士和她的團隊就可實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。BRCA1和BRCA2基因突變是遺傳性乳腺癌最常見的原因。 BRCA基因突變是最出名的，是因為他們增加患乳腺癌的風險，同時也造成卵巢癌，前列腺癌，胰腺癌和其它癌癥的風險增加?！　　　【庉孅c評　　　　隨著全球?qū)θ蚪M測序的興趣不斷增加，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)以基因組測序為基礎(chǔ)的患者，并以此做出了醫(yī)療決策。相信在未來，測序技術(shù)將對癌癥領(lǐng)域研究及臨床應(yīng)用產(chǎn)生深遠的影響。