新的基因图谱揭示了癌症的阿喀琉斯之踵

科学家已经确定了使我们的细胞保持活力的基因，创造了一个期待已久的立足点，用于了解我们的基因组如何工作以及哪些基因在癌症等疾病中至关重要。由多伦多唐纳利中心的Jason Moffat教授领导的多伦多研究人员团队，以及来自药学院的Stephane Angers的贡献，一个接一个地关闭了近18,000个基因 -占整个人类的90%基因组 - 找到对细胞存活至关重要的基因。

这些数据于11月25 日发表在Cell上，揭示了超过1,500种必需基因的“核心”。这为实现生物医学研究的长期目标奠定了基础，该目标确定了基因组中每个基因的作用。

通过在五种不同的癌细胞系中关闭基因，包括脑，视网膜，卵巢和两种结肠直肠癌细胞，研究小组发现每种肿瘤都依赖于一组独特的基因，这些基因可被特定药物靶向。这一发现为设计仅针对癌细胞的新疗法带来了希望，使周围的健康组织不受伤害。

“当你超越核心必需基因时，它开始变得有趣，就如何针对不同癌症和其他疾病状态中的特定基因而言，”Moffat说，他也是分子遗传学系的教授。加拿大高级研究院(CIFAR)高级研究员。12年前人类基因组的测序允许科学家编制一系列部分 - 我们的20,000个基因 - 构成我们的细胞和身体。尽管取得了这一重大成就，但我们仍然不了解每个基因的功能，或者一些基因在出错时如何使我们生病。要做到这一点，科学家们意识到他们必须在整个基因组中逐个关闭基因，以确定细胞中哪些过程出错。但可用的工具要么不准确要么太慢。

基因编辑技术CRISPR最近的到来终于使基因能够快速准确地转移基因成为可能，从而开启了多个竞争研究团队之间的全球竞争。多伦多研究以及哈佛大学和麻省理工学院最近发表在“科学”杂志上的论文发现，大约10%的基因对细胞存活至关重要。

这些发现表明，大多数人类基因在细胞中发挥更微妙的作用，因为关闭它们不会杀死细胞。但如果两个或多个这样的基因同时发生突变，或者细胞处于环境压力下，它们的损失就会开始计算。

由于不同的癌症具有不同的突变，它们倾向于依赖不同的基因组来存活。莫法特的研究小组已经为每种经过测试的癌症确定了不同的“吸烟枪”基因组 - 每组都对不同的药物敏感。

“我们现在可以以令人难以置信的速度和准确度在人体细胞中以前所未有的分辨率查询我们的基因组。在短时间内，这将导致癌症的功能图，将药物靶标与DNA序列变异联系起来，”莫法特。

他的团队已经展示了这是如何工作的。在他的研究中，二甲双胍是一种广泛使用的糖尿病药物，成功地杀死了脑癌细胞和一种结肠直肠癌细胞 - 但对他研究的其他癌症无效。然而，抗生素氯霉素和利奈唑胺对另一种形式的结肠直肠癌有效，而不是针对所研究的脑或其他癌症。这些数据说明了数据的临床潜力，指出了针对不同癌症的更精确的治疗方法 - 并展示了个性化医疗的价值。

“Moffat集团开发了一个强大的CRISPR文库，可供世界各地的研究人员用于确定治疗癌症的新治疗策略，”玛格丽特公主医学生物物理学系教授，医学肿瘤学家Aaron Schimmer说。癌症中心没有参与这项研究。“我有兴趣使用这种工具来确定急性髓性白血病的新治疗方法 - 一种死亡率高的血癌。”