Science：对人类基因组和表观基因组的新见解将有助于预防、诊断和医治癌症

2021年9月26日讯/BIOON/---在2020年，估量有1000万人因癌症而丧生。这种覆灭性的疾病是由咱们的DNA---咱们一切细胞的指令手册---的变动所形成的。

自从迷信家们初次颁布人类基因组序列以来，曾经过来了20年。这一严重造诣之后的严重技术提高，使咱们本日可能十分具体地读取咱们DNA的多层信息---从细胞癌变时产生的DNA的第一个变动到早期的简单微情况。如今，为了放慢对癌症患者的发现，咱们必要新的办法来会集咱们发生的分歧类型的简单数据，以提供对癌症退化的生物学新见解。

如今，日外国家癌症中间研讨所部主任Toshikazu Ushijima传授、新加坡基因组研讨所执行主任Patrick Tan传授和澳年夜利亚加文医学研讨所Susan J. Clark传授回想了咱们今朝可以从阐发DNA的全体简单性中得到癌症新见解，并确定了咱们必要解决的将来挑战，以便为患者带来下一步的变动。相关成果颁发在2021年9月24日的Science期刊上，论文题目为“Ming genomic and epigenomic evolution in cancer ecosystems”。

咱们DNA的简单性

许多人把咱们的DNA---咱们的基因组---想象成复杂的一串字母。在事实中，许多层信息---表观基因组---完整改动了它的运动。

咱们的基因组可以比作咱们星球的分歧地舆情况。就像山脉、岛屿和陆地是由雷同的根本元素构成的一样，咱们的由碱基A、T、G和C构成的基因序列，组成了咱们细胞内简单构造特征的根底。

这些地舆情况是由咱们的表观基因组---额定的信息层---造成的，包含附着在咱们的DNA上的化学标志（称为DNA甲基化）和包裹着它的卵白质（组卵白）的化学变动，它们独特协调了DNA在咱们细胞内的三维构造。

咱们的基因组和表观基因组在癌症性命周期中都在演化，咱们必要相识这些简单的变动，以改善癌症危险评价，并放慢对患者的医治发现。

从癌症造成到转移

曩昔人们以为基因变动足以招致癌症，但当初越来越分明的是，基因组和表观基因组的变动一路在癌症退化中发扬侧重要作用。有一些证据标明，跟着苍老产生的DNA甲基化变动能够使细胞容易产生招致癌症的基因变动。

以抽烟为例，在基因变动和肺癌被检测进去之前，迷信家们曾经察看到肺部内壁细胞中的DNA甲基化变动。为了得到对于致癌的新见解，咱们必要绘制基因组和表观基因组变动的准确次序。

图片来自Pixabay/CC0 Public Domain。

咱们也逐步认识到，尽管癌症可以积聚基因变动，但表观基因组也会跟着癌症从原发肿瘤到转移的转变而被“重编程”，并终极能够对医治发生抗性。相识这些变动能够招致新的医治靶标，以便可以更准确地医治早期癌症。

应用先进技术得到新见解

癌细胞与其他分歧类型的细胞一路栖身在包含免疫细胞和结缔组织细胞（称为基质细胞）在内的肿瘤生态体系中。如今，先进的成像和单细胞技术正在帮忙咱们在的三维配景下，曩昔所未有的分辩率绘制这些细胞以及基因组和表观基因组的变动。在加文医学研讨所，Clark及其团队正在他们的活体显微镜举措措施和加文-魏茨曼细胞中间展开这方面的研讨。

一些国内研讨同盟，包含人类图谱网络（Human Tumor Atlas Network）和英国癌症研讨年夜挑战（Cancer Research UK Grand Challenge）名目，曾经成立，以便在单细胞和空间层面研讨癌症。然而，这些同盟将不得不该对数据整合方面的微小挑战。在本日的环球研讨情况中，咱们必要环球尺度化的办法来整合来自分歧阐发技术和试验室的数据。

通过提醒不仅仅是联系关系，而是癌症造成和停顿进程中产生的DNA和细胞变动的完整整合，咱们将相识若何更好地、医治和预防癌症。

---机会与挑战

在过来的20年里，咱们开辟的技术标明，咱们的基因组和表观基因组远比咱们想象的要简单。咱们正处于如许一个阶段：对于癌症的新见解未来自于解决简单多样的测序和想象数据集所发生的数学识题。

咱们的先进技术使咱们可能发生年夜量的数据。但当初的挑战是数据整合---人类基本无奈消化咱们发生的一切信息。这一挑战将由人工智能来解决，也便是咱们必要联合盘算方面的业余常识，以立异的方式对待数据和进行数据建模。

另一个症结的将来挑战将是将成果转化为实在的临床利用。对招致细胞癌变和癌症造成的多个步调的准确懂得，能够使咱们可能改善对癌症危险的挑选和癌症的晚期检测。在将来，对基因和表观特征的研讨能够有助于咱们从情况中完整打消致癌物和致癌进程。

关于早期癌症，综合的DNA阐发能够有助于查明被漠视的癌细胞转移机制，这能够是开辟疗法的有愿望的靶标。

作为学家和家，整合咱们的数据来研讨癌症的挑战与对气候变动进行建模的挑战并纷歧样。气候建模必要未来自分歧起源的年夜量数据联合起来，并联合配景，对地球的将来气候进行预测。