癌细胞基因组研究

合集下载

生物信息学中的癌症基因突变分析与预测

生物信息学中的癌症基因突变分析与预测

生物信息学中的癌症基因突变分析与预测每年,数百万人患上癌症,而癌症的治愈率却仍然有待提高。

随着技术的进步,生物信息学日益成为癌症研究的重要领域之一。

其中,癌症基因突变分析与预测是引人瞩目的研究方向之一。

本文将深入探讨生物信息学在癌症基因突变分析与预测中的应用,从目前的研究进展到未来的发展前景。

癌症是由基因突变引起的一类疾病。

生物信息学的发展为我们研究癌症基因突变提供了新的方法和途径。

首先,我们可以通过大规模测序技术对癌细胞基因组的突变进行鉴定。

全基因组测序和外显子组测序等方法可以揭示癌症基因组的全貌,并帮助鉴定关键的癌症突变基因。

例如,人类基因组计划(HGP)和癌症基因组图谱项目(TCGA)对多种肿瘤的基因组学进行了广泛的研究。

这些大规模的测序项目为癌症基因突变的鉴定奠定了基础。

然而,单纯的突变鉴定并不能揭示癌症基因突变的机制和功能。

在此基础上,生物信息学方法可以帮助我们对癌症基因突变进行深入的分析和解释。

例如,我们可以通过比对癌症突变数据与正常基因组数据库进行比对,鉴定癌症特异性突变。

此外,基于比对结果,我们可以进行突变的功能注释和通路分析,揭示癌症基因突变对细胞的影响和相关的生物学过程。

这些分析方法有助于我们理解癌症的发生机制,并为进一步的治疗研究提供了新的线索。

除了基因突变的分析外,生物信息学还可以用于癌症的预测和预后判断。

通过建立基于机器学习的预测模型,我们可以根据病人的基因组数据来预测其癌症的发生风险。

这些预测模型可以结合多种指标,如基因突变信息、基因表达谱和临床数据等。

通过这些模型,我们可以为高风险个体提供更早的干预和治疗,并有助于降低癌症的发病率和死亡率。

此外,生物信息学还可以用于癌症基因突变的预后判断。

通过分析癌细胞的基因突变信息和临床数据,我们可以建立预后模型来预测患者的生存或疾病进展情况。

这些模型可以为临床医生提供更准确的患者分类和治疗建议。

例如,在乳腺癌研究中,通过分析基因突变和转录组数据,研究人员可以将患者分为不同的分子亚型,并根据亚型的不同制定更有针对性的治疗方案。

癌症的基因组序列分析和生物信息学

癌症的基因组序列分析和生物信息学

癌症的基因组序列分析和生物信息学近年来,随着生物技术的不断发展,癌症的基因组序列分析和生物信息学研究逐渐成为了一项重要的研究领域。

在这个领域中,科学家们运用分子生物学、细胞生物学和计算机科学等多种方法,对癌症的基因组结构、突变和功能进行深入研究,以期发现癌症的病因和治疗方法。

癌症基因组学研究的历程可以追溯到上世纪90年代末期。

当时,科学家们通过对人类基因组的研究,发现每个人都有数千个基因,而在癌细胞中,这些基因的表达和功能往往发生了异常变化,导致了肿瘤的形成。

因此,癌症基因组学研究开始进入热潮,并逐渐成为了癌症诊断和治疗的重要手段。

癌症基因组学研究的核心是基因组序列分析。

基因组序列指的是生物体细胞中的所有DNA序列,在基因组序列分析中,科学家们尝试找出癌症细胞基因组序列中的异常和突变。

这种序列分析可以帮助科学家们了解癌症细胞中哪些基因表达异常,哪些基因失活或失控,哪些突变会导致癌变等,从而找到诊断和治疗癌症的有效方法。

对于基因组序列分析的研究,细胞样本是必不可少的数据来源。

科学家们可以通过对人体细胞、癌细胞、癌组织进行采样,然后提取样本中的DNA进行测序,得到DNA序列信息。

通过这种方式,科学家们可以逐一地分析每个样本中的基因组序列,并比较它们的相似性和差异性,甚至寻找到癌症细胞的共性。

然而,大量的基因组序列数据的解读需要强大的生物信息学工具和技术。

由于一条DNA序列碱基数量庞大,对大规模的基因组数据进行计算和分析是非常耗费时间和资源的。

因此,生物信息学的出现和发展成为了基因组序列分析的利器。

生物信息学是一门跨学科的研究领域,它结合了计算机科学、数学和生物学等多个学科,应用大量的数据预处理、分析和存储技术,帮助科学家们更好地研究和解读生命的基本信息、结构及其功能。

为了解决癌症基因组序列分析的问题,生物信息学研究者们开发出了一些常用的技术手段和工具,如基因组组装、基因注释、序列比对、SNP (Single Nucleotide Polymorphism) 分析,以及功能预测等。

组学技术在癌症研究中的应用

组学技术在癌症研究中的应用

组学技术在癌症研究中的应用随着科技的不断进步,组学技术在癌症研究中得到了广泛应用。

组学技术包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等,能够对生物体的全局进行研究。

这些技术可以通过对癌症样本的研究,为了解癌症的发病机制、治疗和预防提供重要信息。

本文就是为了介绍组学技术在癌症研究中的应用。

基因组学基因组学研究的是生物体的基因组结构、组成和功能的研究。

在癌症研究中,基因组学主要用于发现癌症的致癌基因和癌症相关的基因。

几乎所有的癌症都是由突变基因导致的。

因此,通过对癌症患者和正常组织的基因组进行全基因组测序,可以发现突变基因,并在此基础上分析癌症的发病机制。

例如,利用基因组学的手段,已经发现了BRCA1、BRCA2等基因与乳腺癌、卵巢癌的关联性。

基因组学还可用于癌症的诊断和预测。

通过对患者的基因组分析,可以了解患者的基因变异类型,研究人员可以将这些信息用于癌症的治疗,在治疗中针对基因突变进行个性化的治疗。

转录组学转录组是指一个细胞或组织中所有mRNA分子的集合。

在癌症研究中,利用转录组学手段可以了解细胞内mRNA的变化,从而了解癌症的发病机制。

例如,在肝癌中,研究人员通过转录组学的方法,发现肝癌细胞中BAP1基因的异常表达,进一步研究发现BAP1的缺失会导致细胞线粒体的功能障碍,增加肝癌的发生几率。

还有许多转录组技术可以应用于癌症研究,例如全小RNA测序,可以发现一些能够调节癌症细胞生长、分化、凋亡的小RNA;单细胞转录组学可以通过对个别细胞的转录组测序,了解单个细胞在肿瘤中的特性和发挥的作用。

蛋白质组学蛋白质是生命体内最基本的分子之一,也是组成细胞的主要物质。

在癌症研究中,蛋白质质谱技术可用于检测癌细胞内的蛋白质,分析蛋白质结构的特点。

蛋白质质谱技术还可以用于寻找癌症特异性标志蛋白,并通过特定的抗体组合,用于癌症诊断和治疗。

例如,HER2是一种重要的治疗标志物,是乳腺癌治疗中一种重要的靶向治疗靶点。

癌症的分子和基因学特征

癌症的分子和基因学特征

癌症的分子和基因学特征癌症是医学领域的重大挑战之一,它已经成为当今全球最致命的疾病之一。

癌症是一种恶性肿瘤,它的发生和发展与许多因素相关,如环境和遗传因素等。

在过去的几十年里,科学家们对癌症的分子和基因学特征进行了深入的研究,这些研究进一步推动了癌症研究领域的进展。

癌症的发生和发展是一个复杂的过程。

当一个正常细胞在一定的环境条件下遭受刺激时,其基因可能会发生突变或改变表达方式,这些基因的异常表达可能会导致对其生命的控制力下降,进而导致癌症的发生。

从分子和基因学的角度来看,癌细胞的特征在于它们的基因组和表达谱的异常。

在肿瘤初期阶段,细胞的遗传信息在很大程度上保持不变。

但是,随着肿瘤的发展,肿瘤细胞会发生基因拷贝数改变、染色体缺失和易位、基因突变等大规模的基因组重构,从而导致基因表达的变化。

这些基因组重构导致癌细胞的基因表达谱和代谢通路的变化,进而影响疾病发生和发展。

因此,深入了解癌症的分子和基因学特征对于寻找更好的癌症治疗方法和预防措施至关重要。

除了研究癌细胞普遍的细胞分子和基因学特征以外,科学家还在研究不同类型的癌症之间的分子差异。

例如,乳腺癌和前列腺癌是两种不同类型的癌症,它们的发生和发展过程不同。

因此,对这两种类型的癌症进行分子和基因学研究,可以更有效地发现其特征和抑制的方式。

癌症的分子和基因学特征的深入研究可以帮助我们更好地了解癌细胞发生和发展的过程,从而发现更好的治疗和预防方法。

虽然治疗癌症仍然是一个艰巨的任务,但是了解癌症分子和基因学特征将有助于为未来研究提供必要的基础。

总之,在未来,更多的研究将进一步揭示癌症的分子和基因学特征及其与其它疾病之间的联系。

这些研究将为有效治疗癌症提供基础,使我们在治疗癌症的道路上走得更远,为生命质量的提高做出更加积极的贡献。

分子生物学技术在癌症诊断中的应用

分子生物学技术在癌症诊断中的应用

分子生物学技术在癌症诊断中的应用近年来,随着分子生物学技术的迅速发展,它在癌症诊断中的应用正变得越来越重要。

分子生物学技术可以通过研究癌细胞的基因组、转录组和蛋白质组来揭示癌症的发生机制和进展过程,从而为临床癌症的诊断和治疗提供更精准、个体化的策略。

首先,分子生物学技术在癌症诊断中的应用体现在基因检测方面。

基因突变是癌症发生和发展的关键步骤之一。

分子生物学技术可以通过测序技术来分析患者体内癌细胞中的基因突变情况,如常见的EGFR、ALK、KRAS等基因。

这可以帮助医生判断患者是否适合特定的靶向治疗药物。

例如,EGFR基因突变在非小细胞肺癌中较为常见,可以通过检测EGFR突变来选择合适的靶向治疗药物,提高治疗效果。

其次,分子生物学技术在癌症诊断中的应用还包括研究癌细胞的转录组,即基因的表达情况。

通过转录组测序技术,可以分析癌细胞有哪些基因表达异常,从而发现潜在的治疗靶点。

例如,纳米孔测序技术可以实现单个RNA分子的测序,从而发现癌细胞中存在的罕见基因表达异常。

这些异常可能导致癌细胞的特殊生长方式,为研发新型靶向药物提供了潜在的目标。

此外,分子生物学技术在癌症诊断中的应用还包括研究癌细胞的蛋白质组,即研究癌细胞内蛋白质的种类和表达水平。

蛋白质是细胞功能的执行者,理解癌细胞中蛋白质异常表达与功能失调的关系对于癌症的诊断和治疗非常重要。

质谱技术是目前常用的蛋白质组学研究技术,可以通过对癌细胞中的蛋白质进行分析,发现新的癌症标志物或诊断指标,从而提高癌症早期诊断的准确性。

另外,分子生物学技术在癌症诊断中还可以通过体液生物标志物的检测来辅助诊断。

体液中的DNA、RNA、蛋白质等分子可以反映肿瘤的存在和状态。

通过抽取患者的血液、尿液、唾液等体液样本,利用分子生物学技术进行检测,可以实现非侵入性的癌症诊断。

例如,液态活检技术可以通过检测血液中循环肿瘤细胞或循环肿瘤DNA来实现早期癌症的筛查和诊断。

这种非侵入性的检测方式不仅能减轻患者的痛苦,还可以提高诊断的灵敏度和准确性。

医学基因组学研究的方向和挑战

医学基因组学研究的方向和挑战

医学基因组学研究的方向和挑战近年来,由于高通量测序技术的普及和生物信息学的发展,医学基因组学迎来了爆炸式的发展。

通过对人类遗传信息的分析和解读,医学基因组学在癌症、遗传病、药物研发等方面正在展现出巨大的潜力。

本文将探讨医学基因组学研究的方向和挑战。

一、方向1.癌症基因组学癌症是一种基因突变驱动的疾病。

癌症基因组学的研究主要针对癌细胞中的致癌基因和抑癌基因的突变,旨在寻找新的靶向治疗方法。

通过对癌细胞中多个基因的测序,可以获得全面的基因组信息。

在已经开展的癌症基因组学研究中,研究人员发现了一些新的癌症基因,并推荐了一些新的药物靶点。

但是,这项工作面临的挑战是,如何处理大量的数据,以精细地分析复杂的基因互作网络。

2.个体化医疗个体化医疗是一个由遗传信息和其他生物学信息组成的复杂系统。

研究人员已经开始鉴定不同基因型和表型对药物疗效和毒性的影响,并将这些信息应用于临床实践中,来提高疗效和降低毒性。

这些努力涉及了广泛的领域,包括新药研发、药物代谢、药物转运、药物互作、药物安全性等。

目前,医学基因组学通过解析基因组信息来实现个体化医疗的可能性已经变得更为显然。

3.遗传病遗传病是人类遗传信息中发生突变的结果。

医学基因组学研究遗传病的主要目标是找到致病的基因突变,然后设计和制造针对这些突变的治疗手段。

在过去的几年里,我们看到了一系列的成功故事,比如Cystic Fibrosis的故事。

但是,目前人们还缺少一套针对各种遗传疾病的一致性策略和方法。

二、挑战1.需求与资源不平衡随着基因测序价格的大幅下降,越来越多的医疗机构和实验室都能够提供高通量测序服务。

但是,这已经超出了分析这些海量数据的能力范畴,需要更多的专业技能的支持。

因此,一个主要的挑战是如何保持专业技能的资源和需求之间的平衡。

2.数据隐私和保护医学基因组学研究涉及的大量敏感健康信息,如何保护这些信息的隐私和保密性,使得这些数据不被盗窃或滥用,是其中的一个关键问题。

人类乳腺癌细胞基因组变异及其致病机理

人类乳腺癌细胞基因组变异及其致病机理

人类乳腺癌细胞基因组变异及其致病机理人类乳腺癌是一种高发病,其发病率逐年上升。

乳腺癌的发生和发展与基因组变异密切相关,因此对于人类乳腺癌的基因组变异及其致病机理的深入研究,对于早期诊断和治疗具有重要的意义。

一、乳腺癌细胞基因组的变异及其分类基因组变异是指DNA序列中的一部分发生突变,并导致遗传信息的改变。

在肿瘤细胞中,基因组变异更为复杂和频繁,包括染色体上的结构变异、染色体数目的改变、单核苷酸多态性(SNP)以及基因的拷贝数变异(CNV)等。

这些变异对于肿瘤细胞的诱导、进展和转移均有着重要的作用。

乳腺癌细胞基因组变异可分为两类:遗传性和非遗传性。

遗传性基因组变异是指与遗传因素相关的乳腺癌,其包括了BRCA1/2等导致的遗传突变。

非遗传性基因组变异则是指与环境、生活方式、老化等多种因素相关的乳腺癌。

由于乳腺癌患者的个体差异性,基因组变异在患病的发展和病理过程中有着不同的表现形式。

二、基因组变异与乳腺癌的致病机理乳腺癌的致病机理是多因素的,其中基因变异的贡献不容忽视。

基因组变异会导致许多关键基因在肿瘤细胞中的表达产生改变,实现了肿瘤形成、发展和转移的进程。

1. 基因突变基因突变是肿瘤细胞的重要致病因素之一。

乳腺癌中的基因突变涉及的基因包括了多个亚型的乳腺癌特异性基因、BRCA1/2基因、ERBB2等。

这些基因突变可以导致信号传导通路的改变、细胞增殖的控制失衡等影响肿瘤发生和进展的过程。

2. 染色体结构变异在乳腺癌中,染色体重排和重复也常见。

染色体重排是指染色体上物理位置的变化,而染色体重复则是指某些基因被复制,导致其拷贝数发生改变。

这些结构变异可以改变基因的表达和功能,从而影响细胞信号转导途径、调控与DNA损伤与修复等过程,进而参与乳腺癌的形成和发展。

3. 拷贝数变异拷贝数变异是指DNA片段的重复程度不同,在乳腺癌中CNV较为常见。

拷贝数变异能够影响肿瘤细胞的基因表达、转录因子的结合、组蛋白修饰的调控等。

甲状腺癌的多组学研究与综合治疗策略

甲状腺癌的多组学研究与综合治疗策略

甲状腺癌的多组学研究与综合治疗策略甲状腺癌是一种常见的内分泌系统恶性肿瘤,其发病率在全球不断增加。

为了更好地了解甲状腺癌的发病机制,实现精准的治疗策略,多组学研究成为了当前研究的热点。

本文将综述甲状腺癌的多组学研究进展,并探讨综合治疗策略的应用。

一、甲状腺癌的多组学研究进展1. 基因组学研究基因组学研究通过分析甲状腺癌患者的基因组,揭示了与甲状腺癌发生和发展相关的关键基因和信号通路。

例如,研究发现甲状腺癌常见的突变基因包括BRAF、RAS和TP53等。

此外,通过对不同亚型甲状腺癌的基因组分析,也揭示了其分子特征和临床表现的差异。

2. 转录组学研究转录组学研究通过分析甲状腺癌患者的转录组,可以发现甲状腺癌特异性的基因表达模式。

这些特异性表达基因不仅有助于了解甲状腺癌的发病机制,还可作为潜在的生物标志物和治疗靶点。

例如,通过转录组学研究发现,甲状腺癌患者中miR-146b的表达显著增加,这与肿瘤的侵袭性和预后密切相关。

3. 蛋白质组学研究蛋白质组学研究通过分析甲状腺癌患者的蛋白质组,可以揭示甲状腺癌发生和发展的相关蛋白质变化。

这些变化不仅有助于了解肿瘤的基础生物学过程,还可为个体化治疗提供依据。

例如,通过蛋白质组学研究发现,甲状腺癌患者中转录因子PAX8的蛋白表达水平增加,这与肿瘤的侵袭和复发密切相关。

二、甲状腺癌的综合治疗策略综合治疗策略是指基于甲状腺癌的分子特征和个体化情况,综合运用手术、放疗、药物治疗等多种治疗手段,达到更好的治疗效果。

综合治疗策略的关键是个体化治疗,根据患者的基因型、表型和生理状况,制定个性化的治疗方案。

1. 外科治疗手术是甲状腺癌治疗的首选方法,主要包括甲状腺切除术和淋巴结清扫术。

手术的目的是彻底切除肿瘤组织,并评估淋巴结转移情况。

对于高风险的患者,可考虑进行放射性碘治疗,以灭活残留甲状腺组织和转移灶。

2. 放射治疗放射治疗可以用于术前或术后的辅助治疗,旨在控制或杀死残留或转移的癌细胞。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

癌细胞基因组研究:进展和展望一个多世纪以来,对癌细胞里基因异常现象的发现及研究一直是肿瘤学研究的核心。

对人类多种多样的癌细胞基因组的测序已经完成,现在我们对所有的研究结果进行最后的归纳整理。

在未来的10年,细胞的变异将会导致成千上万种类的癌细胞。

这里,我们总结了先前人们揭示癌细胞的起源及细胞行为的工作,以及这些癌细胞基因组的信息是如何被用于提高癌症的诊断和治疗方法的。

我们目前对癌症的认识是:癌症是一种与基因有关的疾病,癌细胞由于细胞的变异而能够不受限制地增殖,由此导致人体机能紊乱。

这些癌细胞的基因突变包括碱基对的替换、插入、删除,基因重组以及DNA的错接,DNA片段复制数目失常等,当然也包括胚后发育过程中的遗传信息发生改变,例如胞嘧啶残基发生了甲基化,在DNA复制进行有丝分裂时,便使得错误的遗传信息得以传承下去。

肿瘤疾病的形成是与环境条件及个人生活方式相关的,也与每个受精卵中的基因信息有关,在个体发育时所有体细胞拥有受精卵的遗传信息,这些被称为组成型或“geneline”突变可以从多个方式影响癌细胞包括直接干扰癌细胞生长、干扰癌细胞中遗传信息的突变率或者调节细胞致癌物质的代。

胎儿在子宫发育时以及胎儿出生后的组织发育健全过程中都会发生细胞分裂,而在细胞分裂时所有正常的细胞基因都可能存在突变现象。

癌细胞的不断分裂则会将突变基因不断积累。

导致DNA损伤及其DNA修复过程中的外因及因都会增加细胞遗传的变异机率及变异类型。

若DNA损伤修复失败,则细胞基因突变机率将会增大。

突变随机发生在整个基因组中。

“driver mutation”指的是正常细胞的原癌基因被激活,搅乱了正常的细胞增殖、分化、凋亡及细胞与组织微环境发生的其他的体反应,使得正常细胞癌变。

Driver mutation赐予癌细胞生长优势,使癌细胞比组织中正常的细胞生长更快,并逐渐侵袭其周围的组织,也就是发生癌细胞转移。

癌细胞发生驱动突变反映了癌细胞基因突变并由此导致细胞的生物学功能下调,出现正常细胞转变成癌细胞的症状。

而大多数突变是“passenger mutation”,也就是不会导致细胞生长受影响,更不会使细胞癌变的一种突变。

细胞基因组的passenger mutation数量反应了受精卵与癌细胞发生的有丝分裂的数目以及这些细胞发生突变的机率。

因此,发生细胞的变异、转化成癌细胞通常是由细胞基因组积累了几十年的突变导致的,包括导致最终各种癌细胞类型的产生的突变以及细胞出现癌变征兆的突变。

人类基因组的突变分类在过去半个多世纪以来,一系列的技术被用于癌细胞的系统性描述、更高水平的探究以及对不同类型癌细胞的癌基因组的研究(如图1)。

最早期也是对肿瘤学最有影响之一的工作是通过细胞遗传学研究癌细胞的染色体,这些研究揭示了癌细胞染色体复制数目的异常以及染色体转座重组现象。

这表明一些类型的癌细胞含有许多异常基因而另一些类型的癌细胞则仅出现少量基因异常现象。

研究结果也表明了在某些特别类型癌细胞的基因某些特定位点经常会发生重组现象,暗示了原癌基因存在于重组位点。

二十世纪80年代时广泛采用DNA 重组技术对这些经常发生充足区域的邻近基因进行了分离及测序工作,证实了许多重组癌基因尤其是白血病、淋巴瘤以及肉瘤癌基因。

在那之后的下一阶段的一些技术虽然只是证明了癌基因组复制数目发生了变化但依旧是比细胞遗传学研究有了进步。

这些技术研究表明在普遍癌基因组以及某些特别区域基因组之间存在着基因复制数目的改变即其基因复制数目经常增加或减少现象。

对这些异常区域相继进行的研究使人们对一些新的癌基因有了了解。

这些技术方法存在着缺陷。

最明显的是它们不能直接检测碱基替换以及小分子插入、缺失。

2000年提出了人类基因组测序计划增强对癌基因组的研究。

甚为重要的是该计划中有提供PCR引物设计模板技术,用于扩增基因以及对许多编码区外显子进行测序。

这些工作进一步推动了癌基因组(包括全部癌基因家族以及许多外显子)的测序。

这些对细胞基因发生的碱基替换及小分子插入、缺失的研究工作已广泛进行,但是,对基因组的非编码区及大多数基因的研究由于高花费以及测序技术有限制而受到阻止。

最近的第二代DNA测序技术改变了人类对癌基因组的研究。

这些技术被用于许多方面的研究。

由于许多目前已知的driver mutation改变了编码序列的编码基因,其外显子只占人类基因组的约1%,对其进行的侧序相对来说是挺少的。

将从整个基因组中提取小部分DNA 序列与第二代DNA测序技术相结合,用于2000种癌细胞编码蛋白质外显子测序工作。

这个技术可以研究编码区的碱基替换和插入、缺失(以及潜在基因复制数目改变),但是不能够研究非编码区发生的突变,需要对同一基因组进行其他分析得到的许多结果进行重组合并。

相似地,在提取RNA以后,许多类型的癌细胞的转录序列已经被测定。

结果表明发生碱基替换的基因转录出足够高水平的mRNA以及重组区也是被转录的。

这些研究依然不能对非编码区的异常现象进行探究,如果非编码区使无义RNA减少,则利用蛋白质缺失突变是很难发现的。

如何能够对全部癌基因组进行测序是这些技术发展的主要目标,然而从长远角度看,这些技术的不断进步将会使癌基因组的全部测序成可能。

癌基因组的DNA(DNA是从同一个人身上的正常组织中分离的)是很随机的片段,只有一小部分DNA已经被测序完全,对基因组所有区域的进行测序(外显子、含子及基因间的区域),这些测序能够揭示细胞所有基因发生突变的类型(碱基替换、插入、缺失、重组、染色体复制数目的改变以及胚后发育时期潜在的发生基因突变),这为概括几乎全部的癌细胞发生基因变异类型奠定了基础,使我们摒弃了原先以为的癌症的产生是由于基因某个重要区域发生了突变,现在我们明白了在癌细胞的基因中其实发生了很多的突变。

这些认识使我们在原先的探究癌基因突变的工作上有了进一步的研究。

相关工作已经对成百的癌基因组进行了测序,现在的研究工作已经进展到了分析癌基因组的阶段。

癌基因组的突变数目如上所述,细胞遗传学和染色体复制数目的研究表明了癌基因组的重组和复制数目在不同的癌细胞中有显著的区别。

直到最近的系统测序研究的出现,我们依然对癌细胞基因碱基替换和插入、缺失的数目以及它们之间的差异程度知之甚少。

我们现在知道在大多数成年人易患的癌症如胸腺癌、卵巢癌、结肠直肠癌、胰腺癌以及神经胶质瘤中的癌基因组发生了1000~10000的碱基替换现象。

有一些癌症如成神经管细胞瘤、睾丸生殖细胞癌、成人白血病及类癌瘤细胞基因中携带有相对较少数目的突变,但是其他的如肺癌和黑素瘤都携带有更多的突变(通常数量都是大于100000)。

即使是对于一个特别的癌症类型,其癌细胞之间经常有碱基替换偏好的差异。

导致癌细胞基因出现不同的突变爱好现象有二个主要因素:一、不同类型癌细胞在受精卵细胞分裂时具有不同的突变机率以及不同的细胞进行有丝分裂的数目。

二、研究发现,在一些类型癌细胞基因中发生的碱基替换现象可能是与细胞过多地暴露在诱变条件下有关,如紫外线(黑素瘤)或是烟草里的致癌物质(肺癌),DNA修复系统有缺陷(如结肠直肠癌、胃癌以及其他的DNA错配修复时出现差错导致的癌症),以及用损伤DNA的介质治疗疾病(如神经胶质瘤是用烷基化剂替莫唑胺治疗的),然而,依然有许多类型的癌症其发生的碱基替换等基因突变的原因还不是很清楚。

目前还不清楚一些类型的癌症其基因突变发生得很少原因。

这其中一些癌症是儿童或者青少年易患的,因此这可能是由于其癌细胞DNA复制数目较少。

可能大多数癌症,包括那些具有典型的基因突变偏好的癌症其癌细胞与正常细胞相比有了更高的基因突变频率,而那些基因低突变的癌细胞可能是在发育时其基因突变数减少了。

因为我们目前对正常细胞中基因的碱基替换突变偏好了解不多,癌细胞的碱基替换突变频率上升的重要性还是备受争议的。

然而,鉴于癌细胞中DNA错配修复的缺陷及基因重组、染色体复制数目的改变的现象存在,癌细胞中基因突变频率的升高时可理解的。

系统测序研究让我们首先将目光放在了driver mutation和passenger mutation的比例上。

大多数癌基因组中的许多碱基替换是属于passenger类型的。

然而,这些研究也暗示了总driver mutation比目前已测得的driver mutation要更多。

如果这是正确的,那么还有大量的癌基因有待发现。

全套人类基因组对癌基因driver mutation的研究工作探究了使正常细胞恶化为癌细胞时发生的分子以及细胞学事件。

最近几年,driver mutation导致的蛋白质变异现象已经成为了发展抗癌药物的靶点。

测定新的突变癌基因是探究癌基因组工作的最重要的部分之一。

最初的测定driver mutation以及癌基因的分析是认为passenger mutation是随机发生在整个基因组中的,然而driver mutation却是成簇地发生在一小部分基因中的,也就是癌基因。

研究中采集了大量的特殊类型癌细胞样本,这些细胞的癌基因突变频率会比随机突变率高。

接着对这些样本进行实验研究证实了其生物学活性。

这些基本的研究方法已经用了几十年,依然是人们去发现、研究癌基因的主要方法。

然而、人们渐渐明白passenger mutation并不是随机发生在整个基因组中的,它们可以像driver mutation一样成簇地存在,因此在研究中有时还必须加上过滤的工作以防止癌基因检测中出现差错。

对癌基因组的细胞遗传学、染色体复制数目的分析以及测序工作中又加入了癌基因突变即被称为癌敏感基因的分析工作,通过突变分析以及转化活性的生物学分析(即通过NTH3T3细胞研究DNA转染)在一种或多种类型的癌症中已经确定了大约400多个突变癌基因。

这个数字与人类基因组约2%的基因是编码蛋白质基因基本相符。

通常根据癌基因在细胞水平的作用是否显性或隐性来进行区分。

显性癌基因只需要在正常细胞中的双亲等位基因上有一个基因发生突变即可,而且其编码的蛋白质活性通常是由于基因突变而被激活。

隐性癌基因(有时又被称为抑癌基因)则需要双亲等位基因都发生突变,基因突变的结果通常是使编码蛋白失活。

目前已知的超过80%的癌基因属于显性癌基因,这类基因大多数是在染色体发生频繁转座时发生重组的基因片段,这类基因在白血病、淋巴瘤、肉瘤中发现。

目前的显性癌基因占优势的部分原因是由于已经查明弄清的癌基因大多为显性,而显性癌基因与隐性癌基因之间真正的平衡关系还有待研究。

大多数已知的癌基因通过早期的细胞遗传学研究分析发现的,而后的更先进的基因复制数目的研究将癌基因领域的研究带入了一个更实质化的阶段。

最近的对癌基因组的系统测序研究工作使人们对癌基因的有了新的了解,即癌基因有一定的碱基替换和小分子插入缺失偏好,这些基因包括许多显性癌基因如BRAF,EGFR,ERBB2,PIK3CA,IDH1,EZH2,FOXL2,PPP2R1A,和JAK2(8,12—15,17,34,36,48,49)其中有一些基因的生物学作用涉及了癌症的形成及恶化,另一些基因如编码三羧酸循环中组分之一的异柠檬酸脱氢酶1的IDH1或者是编码一个组织特异性转录因子的FOXL2没有列在上述的基因表中。

相关文档
最新文档