Исследователи представили первый исчерпывающий сборник мутационных процессов, которые приводят к развитию опухоли. Вместе эти мутационные процессы объясняют большинство мутаций, обнаруженных в 30 наиболее распространенных типах рака. Это новое понимание развития рака может помочь лечить и предотвращать широкий спектр видов рака.
Каждый мутационный процесс оставляет определенный образец мутаций, отпечаток или сигнатуру в геномах рака, который он вызвал. Изучая 7042 генома людей с наиболее распространенными формами рака, команда обнаружила более 20 признаков процессов, которые мутируют ДНК. Для многих сигнатур они также определили лежащий в основе биологический процесс, ответственный за.
Все виды рака вызваны мутациями ДНК, происходящими в клетках организма в течение жизни человека. Хотя мы знаем, что химические вещества в табачном дыме вызывают мутации в клетках легких, которые приводят к раку легких, а ультрафиолетовый свет вызывает мутации в клетках кожи, которые приводят к раку кожи, у нас очень мало понимания биологических процессов, вызывающих мутации, ответственные за развитие большинства видов рака.
"Мы определили большинство мутационных сигнатур, которые объясняют генетическое развитие и историю рака у пациентов," – говорит Людмил Александров, первый автор из Wellcome Trust Sanger Institute. "Сейчас мы начинаем понимать сложные биологические процессы, которые происходят с течением времени и оставляют эти остаточные мутационные сигнатуры на геномах рака."
Все виды рака содержали две или более сигнатуры, отражающие множество процессов, которые работают вместе во время развития рака. Однако разные виды рака имеют разное количество мутационных процессов. Например, два мутационных процесса лежат в основе развития рака яичников, а шесть мутационных процессов лежат в основе развития рака печени. Некоторые мутационные сигнатуры обнаруживаются при нескольких типах рака, в то время как другие ограничиваются одним типом рака. Из 30 типов рака 25 имели сигнатуры, связанные с возрастными мутационными процессами. Другой признак, вызванный дефектами репарации ДНК из-за мутаций генов восприимчивости к раку груди BRCA1 и 2, был обнаружен при раке груди, яичников и поджелудочной железы.
"Благодаря подробному анализу мы можем начать использовать подавляющее количество информации, скрытой глубоко в ДНК рака, в наших интересах с точки зрения понимания того, как и почему возникает рак. ," говорит доктор Серена Ник-Зайнал, автор из Wellcome Trust Sanger Institute. "Наша карта событий, которые вызывают большинство случаев рака у людей, является важным шагом на пути к открытию процессов, которые приводят к образованию рака."
Команда обнаружила, что семейство ферментов, которые, как известно, "редактировать" (т.е. мутировать) ДНК, была связана более чем с половиной типов рака. Эти ферменты, известные как APOBEC, могут активироваться в ответ на вирусные инфекции. Возможно, полученные сигнатуры являются побочным ущербом для генома человека, вызванным действием ферментов по защите клеток от вирусов.
Недавно исследовательская группа описала замечательную модель мутаций при раке груди, когда небольшие участки генома наводняются мутациями. Теперь они показывают, что этот процесс, известный как катаэги, присутствует в большинстве видов рака. Исследователи предполагают, что начало катаегиса также может быть связано с активацией ферментов APOBEC.
"Мы обнаружили археологические следы в геномах рака разнообразных мутационных процессов, которые приводят к развитию большинства видов рака," говорит профессор сэр Майк Стрэттон, ведущий автор и директор института Wellcome Trust Sanger. "Этот сборник мутационных сигнатур и последующее понимание лежащих в их основе мутационных процессов имеет большое значение для понимания развития рака с потенциальными применениями в профилактике и лечении заболеваний."