“解码”癌症基因
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经过多年摸索,人们渐渐发现了一个个与癌症有关的致癌基因(oncogene),包括受体酪氨酸激酶家族成员EGFR、转录因子myc等。近日,从1例死于急性髓性白血病(AML)患者的细胞中,研究者们尝试——
全基因测序找出AML特异突变
1例年约55岁的女性患者感觉疲劳、易淤青,外周血白细胞计数为10.5万个/μl,其中85%为原粒细胞(myeloblasts,也可译为原始粒细胞,通常占非红系细胞的58%左右——编者注)。患者在被诊断为急性髓性白血病(AML)后,接受了化疗、骨髓移植治疗等传统方式治疗,病情曾一度缓解。但在诊断后24个月时,患者死亡。从该患者提供的细胞中,科学家们发现了10个发生突变的与AML发生、进展相关的基因。相关论文发表在《自然》(Nature 2008,456:66)上。
经过患者家属同意,研究者对患者的骨髓细胞(肿瘤细胞)和皮肤细胞进行了全基因组测序,目标覆盖范围分别为90%和80%。有26个突变在两种细胞样本中均被检测到,因此被认为是遗传突变。患者肿瘤细胞基因组内有46494个杂合单核苷酸多态性(SNP),皮肤细胞中有46572个SNP。
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进一步分析发现,患者肿瘤细胞与皮肤细胞的基因相比,有63277个肿瘤特异的突变。其中,11192个SNP处于注释基因(annotated gene)的边界区域。排除了在非编码区的基因和同义突变后,有12个突变引起了研究者的关注。
抑癌基因突变率高
BRCA2和TP53早已被证实属于肿瘤抑制基因。BRCA2 编码的蛋白质具有DNA修复功能。TP53编码著名的p53蛋白,可以激活DNA修复蛋白,可调控细胞周期,保证DNA复制的准确性,还可以激活凋亡通路、清除不可被修复的细胞。研究者发现,BRCA2在该例患者原发、复发肿瘤细胞和皮肤细胞中的突变频率均在50%左右,而TP53在三种细胞中的突变频率均接近100%。
与AML进展相关的基因突变
在该患者癌细胞中发现的10个非同义体细胞突变中,有2 个是已知的与AML相关的突变,包括一个内部串联重复(ITD)的FLT3受体酪氨酸激酶基因,它将激活激酶信号,导致患者预后不良。NPM1基因编码的蛋白质在细胞增殖和动态平衡中起关键作用,该基因对p53的表达也起到调控作用。在该患者中,NPM1基因 外显子12(exon 12)中插入了4个碱基。上述突变在AML中比较常见,约占25%~30%。这些突变将促进AML的进展,但并不直接导致AML的发生。
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值得关注的是,FLT3等位基因突变在原发和复发肿瘤细胞样本中的频率显著低于其他9种基因突变(P<0.000001),分别为35.08%和31.30%。这提示FLT3 ITD可能并非存在于所有肿瘤细胞中,而且它可能是最后发生的突变。
与AML发生有关的基因突变
另外8种以前未在AML患者中被报告过的体细胞突变,都属于单个碱基突变。其中,4 个基因突变与癌症发病有关,包括PTPRT、CDH24、PCLKC和SLC15A1。PTPRT编码酪氨酸磷酸酶,可以抑制肿瘤发生。该患者中PTRPT突变位于磷酸酶区域,严重破坏了蛋白质的功能。CDH24和PCLKC均编码钙黏附蛋白家族成员,也具有抑制癌症的功能,其突变导致蛋白丧失功能。SLC15A1编码的是一个跨膜转运多肽,其突变导致治疗癌症的药物分子无法进入癌细胞内。
另外4种基因突变并不与癌症发生直接相关。KNDC1编码的蛋白与鸟苷酸交换因子同源,其突变对鸟苷酸与GTP酶的作用有无影响还不明确。GPR123和EB12是G蛋白偶联受体基因家族成员,其编码的蛋白参与细胞的胞间作用。这些基因突变可能改变患者AML细胞与骨髓基质细胞间的相互作用,从而导致骨髓细胞更易发生突变。自我更新是白血病起源细胞的重要特征,GRINL1B基因突变可能与癌细胞的这一特征有关。
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关注癌症基因组
此次研究者通过全基因组测序的方法,找到了与AML起病、进展相关的基因。这些基因以前未被其他基因研究发现。因此,研究者推荐对其他癌症患者也采用类似的研究方法,可能在其他癌症致病机制等方面取得成果。来自美国纪念斯隆-凯特林(Sloan-Kettering)癌症中心的血液专家尼米尔(Nimer)医师认为,全基因组测序可能让医师获得更多信息。肿瘤专家们可以用该方法检测已有样本或现有患者,或许可以发现更多与肿瘤相关的遗传信息。他还预测,肿瘤医师可以根据患者特定的基因突变情况,为其进行个体化治疗和预后评估。
以往,在治疗AML患者时,医师通过观察患者染色体外形来评估其疾病的严重程度。若与AML有关的基因发生突变,则携带该基因的染色体外形将会异常。但也会有例外发生,即染色体外形正常的患者也可能患有严重的AML,该研究中的这例患者即属于这种“例外”。
全基因组测序结果表明,在该例患者的癌症基因组中,许多有抑制肿瘤功能的基因发生突变,例如TP53基因、NPM1基因等。这些基因突变导致患者自身抑制癌症的功能受影响,从而促进肿瘤的发生、发展。另外,部分基因突变在原发肿瘤和复发肿瘤样本中均存在,而且发生频率相近,提示这些突变可能存在于耐药的肿瘤细胞中,也部分解释了为何AML复发。研究者认为,这些基因突变的具体功能以及在AML乃至其他肿瘤发生、发展中的作用,还有待更多研究的考证。, 百拇医药