أداة برمجية متقدمة تكشف عن جينات جديدة تسبب السرطان

أداة برمجية متقدمة تكشف عن جينات جديدة تسبب السرطان

اكتشفت أداة برمجية متقدمة لتحليل تسلسل الحمض النووي من عينات الأورام جينات جديدة محتملة تسبب السرطان في دراسة أجراها باحثون في كلية طب وايل كورنيل.

في الدراسة، التي نُشرت في 26 سبتمبر في مجلة Nature Communications، صمم الباحثون برنامجًا يُعرف باسم CSVDriver لرسم خريطة وتحليل مواقع الطفرات الكبيرة، المعروفة باسم المتغيرات الهيكلية (SVs)، في مجموعات بيانات الحمض النووي للورم. ثم طبقوا الأداة على مجموعة بيانات مكونة من 2382 جينومًا من 32 نوعًا مختلفًا من السرطان وقاموا بتحليل جينومات السرطان من أجهزة أعضاء مختلفة بشكل منفصل. وأكدت النتائج الدور المحتمل لـ 47 جينًا في تحفيز السرطان، وربطت مبدئيًا العديد منها بسرطانات معينة لأول مرة، وأشارت إلى 26 جينًا آخر كمحرك محتمل للسرطان، على الرغم من أنها لم تكن مرتبطة بالسرطان من قبل.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة الدكتور إيكتا كورانا، الأستاذ المشارك في علم وظائف الأعضاء والفيزياء الحيوية والمدير المشارك لبرنامج علم وراثة السرطان وعلم الوراثة اللاجينية في مركز ماير للسرطان في كلية طب وايل كورنيل: "تظهر نتائجنا أن CSVDriver يمكن أن يكون ذا فائدة كبيرة لمجتمع أبحاث السرطان من خلال توفير رؤى جديدة حول تطور السرطان بالإضافة إلى أهداف جديدة محتملة".

المؤلف الأول للدراسة هو الدكتور ألكسندر مارتينيز فونديشيلي، المحاضر في علم وظائف الأعضاء والفيزياء الحيوية في كلية طب وايل كورنيل وعضو في مختبر كورانا.

تنشأ السرطانات عادة وتتطور إلى ورم خبيث أكبر عندما تحدث طفرات الحمض النووي في خلية واحدة، مما يؤدي بشكل فعال إلى إزالة أو تجاوز المكابح المعتادة لانقسام الخلايا. وقد قام علماء بيولوجيا السرطان بفهرسة المئات من هذه الطفرات المسببة للسرطان على مدى العقود القليلة الماضية، والعديد منها الآن هدف للعلاجات الدوائية. لكن اكتشاف الطفرات المسببة للسرطان ما زال بعيدًا عن الاكتمال.

الغالبية العظمى من الطفرات في الخلايا السرطانية ليست طفرات دافعة. وهي ما تسمى بالطفرات الراكبة أو الخلفية التي لا تعزز نمو الورم أو بقائه على قيد الحياة. تنتشر طفرات الركاب هذه في جميع أنحاء الجينوم، وقد يكون من الصعب التمييز بين الطفرات المحركة وسط كل هذا "الضجيج في الخلفية". حقق الباحثون تقدمًا كبيرًا في تصنيف السائقين والركاب في أبسط فئة من طفرات الحمض النووي، وهي الطفرات النقطية، والمعروفة أيضًا باسم متغيرات النوكليوتيدات المفردة. لكنهم أحرزوا تقدمًا أقل في SVs، وهي طفرات أكبر وأكثر تعقيدًا، بما في ذلك عمليات الحذف والنسخ الإضافية لأجزاء طويلة أحيانًا من الحمض النووي.

في الدراسة الجديدة، قام الباحثون بتطوير CSVDriver لتحليل مجموعات البيانات الخاصة بالـ SVs في جينومات السرطان للكشف عن الدوافع المحتملة للسرطان.

كانت الفكرة العامة هي وضع نموذج لتوزيع الطفرات الخلفية التي نتوقعها لنوع معين من السرطان ثم تحديد المناطق التي تحدث فيها الطفرات بشكل متكرر أكثر من المتوقع في نسبة كبيرة من المرضى، كمواقع محتملة.

الدكتور ألكسندر مارتينيز فونديشيلي، محاضر في علم وظائف الأعضاء والفيزياء الحيوية، كلية طب وايل كورنيل

كتاب علم الوراثة وعلم الجينوم الإلكتروني

تجميع لأهم المقابلات والمقالات والأخبار من العام الماضي. تحميل نسخة اليوم

يمثل CSVDriver تقدمًا مقارنة بالجهود السابقة في هذا المجال لأنه يصمم خلفية SV المتوقعة بطريقة تأخذ في الاعتبار العوامل الخاصة بالأنسجة التي قد تؤثر على هذه الخلفية، مثل: ب. الطي ثلاثي الأبعاد للحمض النووي.

بشكل عام، حدد التحليل الذي تم تحديده كمحركات مفترضة للسرطان ضمن بيانات SV الكبيرة 53 جينًا لترميز البروتين، وثلاثة أجزاء من الحمض النووي التي تشفر الحمض النووي الريبي (RNA) التنظيمي، و24 موقعًا تُعرف باسم "المعززات" لأنها تجذب بروتينات عامل النسخ التي تزيد من نشاط الجينات الأخرى. وكان من المعروف بالفعل أن العديد من هؤلاء المشتبه بهم هم من مسببات السرطان من التحقيقات السابقة، وبالتالي فإن النتائج أثبتت صحة الخوارزمية في هذا الصدد.

ومع ذلك، أظهر CSVDriver أيضًا قيمته كأداة اكتشاف من خلال الكشف عن بعض الجينات المعروفة المرتبطة بالسرطان كمحركات محتملة لسرطانات لم يتم ربطها بها سابقًا، مثل الجين DMD في سرطان المريء وNF1 في سرطان المبيض. بالإضافة إلى ذلك، سلطت النتائج الضوء أيضًا على 26 جينًا لم تكن مرتبطة سابقًا بالسرطان كمسببات محتملة للسرطان.

قال الدكتور كورانا، وهو أيضًا زميل أبحاث في مؤسسة WorldQuant في كلية طب وايل كورنيل: "هذه هي النتائج التي يمكن متابعتها بمزيد من الدراسات المختبرية والنماذج الحيوانية للتحقيق في تأثيرات الطفرات في هذه الجينات، والتي بدورها يمكن أن تؤدي إلى تطوير علاجات جديدة للسرطان تستهدف هذه الطفرات".

معظم الجينومات التي تم تحليلها في الدراسة جاءت من سرطانات أولية، لكن الدكتور كورانا ومارتينيز فونديشيلي وزملائهما يخططون الآن لاستخدام CSVDriver للكشف عن مسببات السرطان النقيلي المتقدم، والذي يحمل أسوأ التشخيصات ولديه القليل من العلاجات الفعالة.

مصدر:

طب وايل كورنيل

مرجع:

مارتينيز-فونديشيلي، أ، وآخرون. (2022) نمذجة القرب من نقطة التوقف الخاصة بالأنسجة للاختلافات الهيكلية من الجينومات الكاملة لتحديد محركات السرطان. التواصل مع الطبيعة. doi.org/10.1038/s41467-022-32945-2.

.