【日前，美国国立卫生科研院首次颁布了“泛癌症图谱”，以27篇论文的形式发布在国际期刊《细胞》上。科研人员对身患33种癌症的约1.1万例病人进行了仔细的肿瘤基因测序及分析，“绘制”出了部分癌症的基因组变化图谱。该科研全面而透彻地指出了有些癌症的发病机理，颠覆了癌症的归类方式和治疗办法。有专家评估，它是十数年来开创性癌症科研的“巅峰之作”，为将来选取精细治疗方法、有效研发新药供给了“路线图”。那样，这份癌症图谱何以得到如此高的评估呢？】
“泛癌症图谱”
33种癌症、约1.1万例病人
肿瘤基因测序及分析
十数年来癌症科研的“巅峰之作”
为有效研发新药供给了“路线图”
癌症科研有了“谷歌地图”
2018年4月5日，美国权威医学杂志《细胞》刊登了该国“癌症基因组图谱科研（The Cancer Genome Atlas）”项目的最新成果——“泛癌症图谱（Pan-Cancer Altas）”。该图谱对33种癌症、11286份肿瘤样本进行了分析，以27篇论文的形式轰炸式发布。
癌症基因组图谱科研项目(英文简叫作TCGA)，是2006年美国国家人类基因组科研所和美国国家癌症中心联合发起的。TCGA的第1周期为试点项目，以肺癌、卵巢癌和胶质母细胞瘤做为科研重点。TCGA第二周期计划完成20～25种不同癌型的分析，于2013年截止临床收案，共科研了33种类型的癌症，其中包含10个罕见癌种。这两家牵头公司都隶属于美国国立卫生科研院（NIH）。该项目投入的科研经费多达3亿美元，共有20多家科研公司、超过150名研究人员参与其中。累积的信息量为2.5拍字节（“拍字节”即计算机存储单位PB，1PB等于100万GB），倘若用DVD来储存，最少必须53万片DVD。基于这些数据和信息的分析，TCGA形成为了“泛癌症图谱”。 
“泛癌症图谱”对约1.1万个病人的14.6亿个基因突变进行紧盯，筛查出853个罕见的遗传基因突变。
泛癌症图谱的内容分为三大类别，每一个类别都以一篇摘要论文为基本，描述该主题的核心结果，主题包含癌细胞源自样式、致癌发展以及致癌讯息传递路径，再经过多份科研报告深入探索这些类别中的各个主题。
“关于一种癌症怎样与另一种形式的癌症相关的探讨，可能拥有真正的临床道理，”美国加州大学圣克鲁兹分校生物分子工程学教授、泛癌症图谱倡议构成员乔什·斯图亚特说，“在某些状况下，咱们能够认识的疾患中借用临床实践方法，将其应用于治疗方法不明的癌症。”泛癌症图谱是“是迄今为止最全面的跨癌症分析”，为今后更好地收集抗癌药品临床实验数据信息、选取精细治疗方法、有效研发新药供给了路线图，被叫作为“迄今最全面的跨癌症科研”和“人类癌症科研的谷歌地图”。《细胞》杂志还开辟了一个专门网页，收录这些论文，供全世界学者下载阅读。
不按长癌部位 以分子特征归类
癌变，指的是细胞基因突变后引起细胞不受机体掌控，恶性增殖，最后导致恶性肿瘤形成。突变是重要的致癌基因进程之一。90%以上的癌症始于基因突变。从一个小小的基因突变到形成张牙舞爪的癌细胞大军，其中包括没数的“分子变化”。
传统癌症的归类多以患病部位为标准，例如胃癌、肝癌。在癌症的发展过程中，病原体和炎症等引起突变原因，都会影响癌细胞的基因组，这就导致传统归类上的同一种癌症，可能在“分子水平”上拥有很大差异。人体不同部位不同细胞类型的基因组改变，会引起数百种不同形式的癌症。  fill=%23FFFFFF%3E%3Crect x=249 y=126 width=1 height=1%3E%3C/rect%3E%3C/g%3E%3C/g%3E%3C/svg%3E)
按照肿瘤细胞和基因构成而非起源部位来分析的33种肿瘤，能够被重新划分为28种不同的分子类型。
2013年9月，加州大学圣克鲁兹分校的乔什·斯图亚特教授和加州大学旧金山分校的临床肿瘤学家克里斯托弗·本兹等科研人员，完成为了第1波跨肿瘤比较。当时，她们分析了TCGA项目供给的12种肿瘤图谱。斯图亚特说：“当咱们发掘了不同类型的癌症之间有类似之处时，大众期盼能够做一个更全面的分析。”2014年，专家们对肿瘤的分子数据进行统计分析，将肿瘤根据亚型或簇（clusters）进行归类。之后，国际专家团队对TCGA肿瘤数据的完整集合，从“分子水平”的方向详尽分析了致癌突变与基因、蛋白各分子层面的功效，相当于给癌症“重新画像”，让人们能更清楚地“看见”癌症怎样生长。
从泛癌症图谱的科研结果可知，按照肿瘤细胞和基因构成而非起源部位，被分析的33种肿瘤能够被重新划分为28种不同的分子类型，即不同的亚型或簇。例如，头、颈、肺部、食道、膀胱及子宫颈的鳞状细胞癌，以往按照出现部位的不同而分成不同肿瘤，但其实它们都有很强的分子类似性，可划归为一类。另外，胃部、结肠和直肠等部位出现的癌症属同一系统，亦拥有分子类似性，亦可划为一类。而肾癌等部分癌症虽在同一器官出现，却可能是截然不同的分子亚型。
靶向药品可能用错了地区？
科研者估计，倘若以分子特征作为基准，那样最少会有1/10的癌症病人必须重新归类并采用新的治疗方法。本兹教授指出，基于此，美国FDA准许本来用于治疗某一种癌症的特定免疫疗法，可能亦会使其他多种类型的癌症病人受益。按照TCGA的分析，有半数以上的基因突变能够运用已获准的“靶向药品”进行针对性治疗，原由是过去这些靶向药品可能“用错了地区”。
TCGA强调，不应按照癌症是先在身体哪个部位（例如肺、肠或胸部）发掘、产生来进行治疗，而要看它属哪种分子类型的肿瘤。若病人的肿瘤能首要按照基因组和分子构成进行归类，她们将有最好的机会得到最佳的治疗。 
对病人的肿瘤样本进行测序，寻找其基因组学与药品疗效之间的关联性，将帮忙大夫设计更好的医疗方法。
揪出853个罕见遗传基因突变
诱发癌症的基因突变可分为两大类：第1类是从父母方遗传到的生殖细胞系突变；第二类是由于老化、抽烟或其他环境影响所导致的体细胞突变。大都数人病患癌症的原由来自体细胞突变，生殖细胞系突变相对而言并不平常，大概5%～10%的癌症病患拥有剧烈家族遗传史。
找出这些癌症高危害家族，初期进行预防性医疗，是癌症精细预防的新挑战。基于大数据，挖掘癌症遗传危害、绘制癌症遗传危害图谱，是癌症科研的前沿行业和热点方向，况且能够广泛应用于癌症危害筛查、癌症分子预警、癌症精细体检和早诊，是临床辅助决策的要紧基线之一。 
十余年来，基因测序技术飞速发展对癌症科研发挥了要紧功效。
TCGA展现了“迄今最全面的癌症遗传危害图谱科研”：对没数肿瘤基因组的DNA、染色体和RNA进行编目，与相应的正常细胞基因组相比，并分析它们的表观遗传和蛋白质结果，从而发掘人体细胞DNA、RNA、蛋白质和表观遗传水平上的“分子畸变”。该项目对约1.1万个病人的14.6亿个基因突变进行鉴定，最后发掘其中有853个罕见的遗传基因突变，这些突变会引起癌症出现、发展，在多种癌症中很平常。
这些发掘有助于解释有些癌症的遗传性，为遗传变异归类和检测等下游科研奠定了基本。该科研由美国圣刘易斯华盛顿大学、哈佛大学-麻省理工学院Broad科研所、贝勒医学院、梅奥临床医学院和西安交通大学等13家科研公司历时近3年合作完成。
和遗传基因关联的癌症包含：卵巢癌、胃癌、乳癌、前列腺癌、神经胶质瘤、头颈部肿瘤、子宫内膜癌、肾癌、多型性神经胶质母细胞瘤等。科研人员圣刘易斯华盛顿大学的医学副教授丁莉（音译）暗示，经过对上万个肿瘤样本的分析，科研人员从细节上认识了那些遗传性突变会驱动癌症，并认识到随年龄增长而持续累积的基因错误，使肿瘤形成为了特定的分子特征，此刻能够利用癌症的分子特征揪出致癌细胞。
丁莉暗示，初期大都数临床实验的设计并无思虑到基因组学，此刻能够对病人的肿瘤样本进行测序，寻找其基因组学与药品疗效之间的关联性，这将帮忙大夫设计更好的医疗方法。
TCGA指出，针对肿瘤组织旁边的健康组织进行测序，针对优化治疗非常要紧；还能够针对不同基因特性，在临床上经过预防性检测、标靶治疗乃至预后监测（在医学上，“预后”指的是按照经验预测疾患发展状况）等不同方式，预防或治疗癌症。
泛癌症图谱为将来选取精细治疗方法、有效研发新药供给了“路线图”。
“安吉丽娜·朱莉基因”突变会诱发那些癌症？
“泛癌症图谱”还加深了针对某些基因突变的科研。例如，BRCA1和BRCA2是两种拥有免疫功效的基因，一旦显现突变就可能引起乳腺癌或卵巢癌，这在以往的科研中已然得到确认。国际知名影星安吉丽娜·朱莉便是由于查出有BRCA1突变，并且有乳腺癌家族史，因此才采取了预防性的双乳切除术。“BRCA1”和“BRCA2”两种跟乳癌或卵巢癌相关的基因，亦因此呢被外界叫作为“安吉丽娜·朱莉基因”。
可是人们并不清楚BRCA1和BRCA2的那些突变是没害的，那些会诱发何种癌症。泛癌症图谱发掘，BRCA1和BRCA2有21种突变可能导致乳腺癌，3种突变可能引起宫颈癌，1种突变可能导致直肠癌，还有1种突变可能导致恶性胶质瘤，38种突变可能导致卵巢癌。
样本采集是重要 形成基因鉴定流程
TCGA还强调了一个问题——样品的得到，这亦是科研中最大的财政包袱。TCGA最初仅有3个实验性项目，收集的数据不足以在基因分子水平上给各类癌症“画像”并分析其机理。十余年来基因测序技术飞速发展对癌症科研发挥了要紧功效，然而找到合适的办法采集样本、提取分子科研物和进行分子鉴定，仍是癌症基因科研的重要所在，这是所有后续科研的基本，难度最大，成本亦最高。
经太多年实验，TCGA形成为了一套基因鉴定流程，这套流程被美国癌症基因中心广泛用于各样癌症基因科研项目，将病患供给的癌症组织样本加工成可供今后数年研究运用的数据。
样品的得到是“泛癌症图谱”科研中最大的财政包袱
TCGA生物标本核心资源项目的负责人罗伊·塔努泽博士暗示，“仅有样本及其临床指标合格，其他科研才有可能合格。在开展科研之前，先要搞清楚必须什么样的标本和临床数据。”例如，科研肿瘤对化疗的反应，就要晓得化疗的时间和剂量；科研相邻的正常组织，就要弄清肿瘤与正常组织之间的距离有多远。
在TCGA刚起步时，科研的重点目的仅局限于绘制癌症基因突变的图谱，因此只必须收集为数较少的基本数据；而日前的科研将癌症基因突变与临床结果相联系，必须采集的临床数据已然超过125项，况且要按照统一标准进行采集。开展大规模的基因科研总会遇到波动和偏差。即便像TCGA这般已然开展了十余年科研，其样本采集流程迄今依然在持续完善。
TCGA大规模搜集特定癌症病患的信息数据，并在其官网公开了定序数据与分析结果，供大众浏览及下载，目的是打造完整的癌症基因组信息，有助于人类癌症的预防、诊断与治疗。
云技术为所有专家供给平台
从海量的基因数据中分析出有效的防癌治癌信息，没异于大海捞针。如今，全世界的基因数据正以每年1泽字节（相当于1万亿GB，或约2500亿张DVD的容量）的速度增长。癌症基因科研注定与大数据密不可分。
将癌症基因数据与病人的其他数据结合起来，如表观基因组、蛋白质组、影像分析、治疗结果、病例人口分布等，再进行分析，没疑会使科研人员对癌症的认识更深入、全面。可问题是，随着海量数据产生，对其有效加以利用的难度亦越来越大。怎样解释不同科研得出的数据？怎样使不同格式的数据兼容？对研究者来讲，若不可很好地处理这些问题，那样没数的基因图谱终将变成一座座寻不到出口的迷宫，而非指明方向的“谷歌地图”。
基于大数据，挖掘癌症遗传危害、绘制癌症遗传危害图谱，是癌症科研的热点方向。
2016年，美国国家癌症科研所发起了基因数据一起体项目以及另一3个癌症基因云项目，制订了一套标准化的基因数据提交程序，以保证数据合格、统一格式，并保准数据能够安全得到。3个基因云项目则与谷歌和亚马逊的商用云平台合作，使癌症基因数据的下载快速方便，又大大降低了数据的运用成本。云技术除了让科研者能够利用平台上现有的尖端分析流程，还让她们能将自己开发的科研工具上传到云平台上。在癌症基因云项目开展不到一年的时间里，就有美、澳、法、印等多国科研人员上传了数据。
人类已知癌症已然超过200种，但日前对它们的认知还只是冰山一角，专家相信，凭借人类的勇气、智慧和不懈的奋斗，癌症隐匿的奥密迟早会被一一揭开。
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责编 | 叶晓婷
网辑 | 吴燕芳 崔悦
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发表于 2024-6-15 10:09:39