指纹数据库可以帮助科学家识别新的癌症罪魁祸首

剑桥和伦敦的科学家已经开发了DNA变异“指纹”目录，可以帮助医生查明导致患者肿瘤的环境罪魁祸首 - 包括显示烟草烟雾中发现的特定化学物质留在肺部肿瘤中的一些指纹。

我们的DNA，即人类基因组，由一串称为核苷酸的分子组成。这些由字母A，C，G和T表示。有时，我们的DNA的“拼写”中会发生变化 - 例如，A变为G。这些变化，称为突变，可能由许多因素引起，一些环境因素，如接触烟草烟雾或紫外线。

当细胞分裂和繁殖时，它们会复制DNA，因此任何拼写错误都将被复制。随着时间的推移，错误的数量累积导致不受控制的细胞生长 - 肿瘤的发展。

以前，科学家只用了有限的工具来解决个体肿瘤的原因。由于现在可以非常迅速地研究整个人类基因组，科学家们已经能够找到患者癌症中的所有突变，并在这些肿瘤中看到模式 - 或“突变签名”。

现在，在“细胞”杂志上发表的一项研究中，来自剑桥大学和伦敦大学国王学院的一组研究人员开发了一份由41种与癌症相关的环境因素引起的突变特征的综合目录。在未来，他们希望使用类似的实验技术进一步扩展它，以产生由环境因素引起的突变模式的百科全书。

“突变签名是致癌物留在我们DNA上的指纹，就像指纹一样，每一个都是独一无二的，”剑桥大学医学遗传学和MRC癌症部门的Serena Nik-Zainal博士解释说。剑桥队。“它们使我们能够将肿瘤视为一种犯罪现场，并且像法医科学家一样，让我们​​能够确定罪魁祸首 - 以及他们的同谋 - 对肿瘤负责。”

研究人员将诱导的多能干细胞 - 经过重新编程的皮肤细胞重新回到原来的“主要”状态 - 暴露于79种已知或可疑的环境致癌物质。然后，该团队使用全基因组测序来查看药剂引起的变化模式，发现41名嫌疑人在干细胞的DNA上留下了特征指纹。

“我们已经使用这种技术创建了迄今为止最全面的目录，其中列出了环境因素在整个人类基因组中产生的DNA损伤模式，”负责伦敦国王学院团队的David Phillips教授解释道。“这应该让我们能够检查患者的肿瘤，并确定他们接触到的可能导致癌症的一些致癌物质。”

研究的一些环境因子是已知的致癌物质，例如多环烃和阳光。研究人员还首次研究了烟草烟雾中发现的一些化学物质，并确定了哪些化学物质会引起与吸烟者肺癌相似的特征。

他们还发现了常见的化疗药物，一些膳食化学物质和一些存在于柴油废气中的指纹留下的指纹。这项研究表明人类DNA如何容易受到周围环境中许多因素的影响。

Nik-Zainal博士通过参考巴尔干地方性肾病(BEN)的案例说明了该目录的潜在用途，该案例涉及饮食中接触一种名为马兜铃酸的植物化学物质。该研究证实该化学物质的突变特征几乎与BEN患者肿瘤中的特征相同。因此，虽然这种联系最初是在当前研究之前完成的，但Nik-Zainal博士说这是一个如何在未来使用他们的目录的例子。

“我们的参考图书馆将允许医生在未来识别导致癌症的罪魁祸首，”Nik-Zainal博士补充道。“这些信息对于帮助提供减少人们暴露于潜在危险致癌物的措施的信息非常宝贵。”

该研究由Wellcome战略奖提供资金，并得到英国癌症研究和医学研究委员会的额外支持。