国家卫生研究院的研究人员完成Whole-Exome测序的皮肤癌

研究者使用whole-exome测序取得了令人惊讶的新发现,这种方法解码1 - 2的百分比基因组包含蛋白质编码基因。这项研究发表在4月15日,2011年,早期的在线出版的《自然遗传学。

黑色素瘤是最严重的皮肤癌发病率及其增长速度超过其他任何癌症。主要原因被认为是过度暴露于太阳,尤其是紫外线辐射,它可以破坏DNA并导致皮肤细胞的致癌基因的改变。

“现在很清楚,基因组分析将对我们产生重大影响诊断和治疗癌症的能力,”国家人类基因组研究所主任埃里克·d·格林说,医学博士博士。“这项研究代表了一个合作的基础科学,临床研究,基因组测序和数据分析最好的。”

研究人员进行了全面的基因组分析和探讨了黑色素瘤基因组的功能组件,特别是基因改变,或突变。他们研究了先进的疾病——转移阶段,当细胞基因突变的积累最高。

“黑色素瘤是最具挑战性的固体癌症使用因为它有如此高的速度突变,”资深作者Yardena Samuels说,博士,研究员在癌症的遗传学分支NHGRI校内部门的研究。“Whole-exome测序将帮助我们确定最重要的变化。”

NHGRI研究人员和一个同事从巴尔的摩的约翰霍普金斯Kimmel癌症中心设计并分析了新的研究中,虽然国家癌症研究所(NCI)研究人员和来自德克萨斯大学MD安德森癌症中心的同事在休斯敦和丹佛科罗拉多大学医学院的黑色素瘤肿瘤样本收集。

“这项研究是一个重要的例子的效用保持高质量的肿瘤样本,包括临床信息,“研究合著者史蒂文·罗森伯格说,医学博士博士,首席NCI的手术。“此外,这是一个强有力的例子连接基础科学和临床医学的重要性。”

作为第一步在这项研究中,NHGRI研究者获得14个转移性黑色素瘤肿瘤样本和匹配的血液样本保持在NCI集合。Whole-exome测序的28个样本在NIH校内测序中心进行。

所需的外显子组序列数据的分析步骤分离功能重要的突变大量的总结果。第一个分析分化散在发生肿瘤的突变,称为体细胞突变,从遗传突变。这意味着比较突变中观察到肿瘤细胞的血液样本和同一个人。研究人员进一步分析淘汰任何肿瘤突变,也发生在正常组织。

在大量的体细胞突变,序列包含成千上万的突变发生,但都被认为在肿瘤发展没有作用,称为旅客突变,因为他们可能只是凑热闹而已。研究者派生率发生旅客突变与驱动突变,称为背景突变率。这个统计量为每个不同癌症类型。在他们的研究中,作者提供了迄今为止最全面的数据关于这方面的黑色素瘤基因突变分析。

研究人员排除在进一步分析任何遗传改变已经注释在单核苷酸多态性等数据集数据库,或dbSNP, 1000人基因工程。此外,生物信息学分析看守恒的跨物种建议哪些突变基因值得额外功能的调查。“大多数突变是旅客突变,这意味着他们没有在黑色素瘤功能作用,”塞缪尔博士说。

一旦旅客突变被排除,团队可以专注于那些最有可能导致黑色素瘤。研究人员发现68基因变化似乎不良突变频率升高。然后确定了16个基因被认为是黑色素瘤的司机突变,保理为背景突变率和各自的突变的数量在肿瘤研究中发现的。16的,只有致癌基因BRAF曾经与黑素瘤。

GRIN2A ionotropic谷氨酸受体基因,是最高度突变基因的新与黑色素瘤。包含突变33% NCI的样本集和25%的一套更大的样本,结合所维护的NCI和另外两个集合。研究人员认为,这种基因是很重要的,因为其在信号通路中的作用。“有一些迹象表明,这是一个肿瘤抑制基因,”塞缪尔博士说,“但是我们仍然需要证明使用功能的研究。”Tumor-suppressor genes typically act like a brake, preventing uncontrolled cell growth characteristic of cancer.

接下来,研究人员寻找复发,或热点突变发生在多个病人肿瘤。BRAF基因的热点突变之前与黑色素瘤导致的列表9额外基因突变发生在一个以上的肿瘤。七的九个基因突变编码蛋白质的变化引起的。这七个热点突变导致研究人员精确地寻找这些突变在153年额外的黑色素瘤肿瘤。

在一个特定的基因突变,称为TRRAP,成为引人注目的发生在六个单独的黑色素瘤患者的确切位置。TRRAP港口一个频发突变聚集在一个位置沿着DNA编码的字符串在大约4%的情况下。

“这些数据表明,TRRAP可能是一个司机和一个致癌基因,”塞缪尔博士说。致癌基因致癌基因使细胞生存,尽管压力条件下,而不是正常死亡。“这是最重要的一个研究中发现,因为我们从来没有将确定新的热点突变,”她说。

TRRAP在许多物种,显示它的重要性在正常功能,这个基因的突变将有害地影响蛋白质功能。确认可能TRRAP细胞的功能,研究人员破坏了基因突变细胞系。细胞有细胞死亡的增加。癌细胞通常无法接受细胞死亡,这使他们成为不朽,引起疾病。测试表明,TRRAP致癌致癌基因,因为变异细胞显然依赖于它。塞缪尔博士警告说,这一发现令人兴奋,它仍然是一个基本的科学发现和不一定暗示疗法。

最后,研究人员使用细胞信号通路分析,识别谷氨酸信号通路参与黑色素瘤。“我们开始探索什么突变谷氨酸途径,”塞缪尔博士说,他指出,正在进行的研究将需要复杂的生物化学。她还说,国家卫生研究院的同事在4月21日发表的一项研究,2003年出版的《自然遗传学几乎完全八年前,暗示谷氨酸信号通路在黑色素瘤。

“这表明我们校内的工作人员是基因组学和生物信息学的前线,提供高质量的数据和分析来解决重要的健康和疾病问题,“NHGRI科学主任丹尼尔·Kastner说医学博士博士。

作为他们的测序分析的一部分,NISC调查人员开发一个名为最有可能的基因型的统计工具。该工具计算可靠性测序过程中产生的数据。本文不仅是对生物学,”塞缪尔博士说。“我们正在为其他研究人员提供一个有效的工具进行外显子组测序所以他们也能够验证哪些DNA变异还可靠地检测到。”