研究院的研究人员发现五种癌症共有的惊人基因组特征

美国马里兰州贝塞斯达， 2016年2月5日 - 美国国立卫生研究院的研究人员已经确定了在五种不同类型的癌症中发生的肿瘤DNA的惊人特征。他们还发现了这种甲基化特征可能存在于更多类型的癌症中的证据。特异性特征来自DNA的化学修饰，称为甲基化，其可以控制基因的表达，例如在灯开关上的调光器。像研究人员在一些肿瘤DNA中发现的那样，DNA甲基化(高甲基化)的量越大，基因的活性就越低。基于这一进展，研究人员希望能够促进血液检测的开发，这种血液检测可用于在治疗最有效的早期诊断各种癌症。该研究于2016年2月5日出现在分子诊断学杂志。

美国国立卫生研究院国家人类基因组研究所(NHGRI)校内研究部的计算生物学家Laura Elnitski博士说：“寻找一种独特的基于甲基化的特征就像在松林中寻找一棵云杉树一样。” “鉴定这是一项技术挑战，但我们发现ZNF154基因周围的甲基化特征升高，这是肿瘤特有的。” Elnitski博士是NHGRI 翻译和功能基因组学分部的基因组功能分析科主任和高级研究员。

2013年，她的研究小组在13种不同器官的15种肿瘤类型中发现了ZNF154周围的甲基化标记(或标记)，并认为它是一种可能的通用癌症生物标志物。生物标志物是指示疾病存在的生物分子。Elnitski博士的研究小组使用来自实体瘤的DNA鉴定了甲基化标记。

“在那次发现之后，我小组中没有人睡觉，”埃尔尼茨基博士说。“当我们发现这种候选生物标志物时，我们非常兴奋。这是第一种适用于这么多类癌症的药物。”

在这项新研究中，他们开发了一系列步骤，揭示了结肠癌，肺癌，乳腺癌，胃癌和子宫内膜癌中的甲基化标记。他们表明，所有肿瘤类型和亚型在ZNF154周围始终产生相同的甲基化标记。

“寻找甲基化标志是一个非常艰巨和有价值的过程，”NHGRI科学主任丹·卡斯特纳博士说，博士，博士。“这些发现可能是开展一项通过验血确定早期癌症的测试的重要一步。”

NIH Intramural Sequencing Center对使用聚合酶链反应(PCR)技术扩增的肿瘤DNA进行了测序。Elnitski博士和她的小组随后分析了结果，发现不同肿瘤类型的ZNF154甲基化水平升高。

为了验证增加的甲基化与癌症之间的联系，Elnitski博士的研究小组开发了一个计算机程序，该程序研究了有癌症和无癌症患者DNA中的甲基化标记。通过将该信息提供给程序，他们能够预测检测肿瘤DNA的阈值。即使他们将甲基化分子的量减少了99%，计算机仍然可以检测混合物中与癌症相关的甲基化标记。他们知道肿瘤经常将DNA排入血液，他们计算出可以在血液中发现的循环肿瘤DNA的比例。

下一步

接下来，Elnitski博士将开始筛查膀胱癌，乳腺癌，结肠癌，胰腺癌和前列腺癌患者的血液样本，以确定低水平循环DNA检测的准确性。患有癌症的人中的肿瘤DNA通常占血液中循环的所有DNA的1%至10%。该小组指出，当10%的循环DNA含有肿瘤特征时，它们的检出率非常好。因为甲基化可以在如此低的水平下检测到，所以它应该足以检测晚期癌症以及一些中期和早期肿瘤，这取决于类型。

Elnitski博士的小组还将与女性恶性肿瘤科的研究员，美国国立卫生研究院国家癌症研究所(NCI)转化基因组学部门负责人Christina Annunziata博士合作。他们将测试卵巢癌患者的血液样本，以验证治疗过程中的过程，并确定此类分析是否可以改善复发的检测，并最终改善预后。

“卵巢癌在其早期阶段很难被发现，并且没有经过验证的早期检测方法，”Annunziata博士说。“当更有可能治愈时，我们需要一种可靠的生物标志物来检测疾病。我们期待使用DNA甲基化特征测试Elnitski博士的新方法。”

目前的血液检查对已知的肿瘤类型是特异性的。换句话说，临床医生必须首先找到肿瘤，取出肿瘤样本并确定其基因组序列。一旦已知肿瘤特异性突变，就可以追踪它们在血液中的外观。新方法的潜力在于不需要先前的癌症知识，它可以比其他筛查方法(如结肠镜检查和乳房X线照片)更少侵入，并且可以用于追踪癌症高风险个体或监测肿瘤活动治疗期间。一旦血液检查得以开发，科学界必须进行研究，以确保它不存在癌症，如果癌症不存在或在癌症发生时就会遗漏。

Elnitski博士尚不了解肿瘤与DNA甲基化升高之间的联系。它可能代表细胞中正常过程的脱轨，或者它可能与肿瘤消耗大量能量并绕过保持生长受控的细胞过程这一事实有关。研究人员也不确切知道ZNF154基因的作用。

“我们为开发诊断测试奠定了基础，该测试提供了早期发现癌症的希望，并大大提高了患有多种癌症的人的存活率，”Elnitski博士说。