Инверсии и транслокации генов как причина рака

Обновлено: 19.04.2024

Хромосомные аберрации представляют собой тип мутаций, при которых отмечается изменение структуры и/или количества хромосом. Эти изменения приводят к развитию специфических заболеваний, которые при этом склонны к наследственной передаче.

Классификация хромосомных аберраций

Изменения в нормальном строении хромосом могут быть разнообразны и протекают по различным механизмам. Поэтому все известные аберрации были разделены на несколько групп:

делеция — утрата участка, который может быть расположен на конце или внутри хромосомы;
дупликация — удвоение определенного участка хромосомы;
инверсия — поворот участка хромосомы на 180°;
транслокация — перенос участка одной хромосомы на другую;
изохромосома — вид аберрации, при котором происходит утрата одного плеча хромосомы, но при этом второе плечо зеркально дублируется.

Данные хромосомные аберрации могут приводить к развитию специфических синдромов. Некоторые из них вызывают гибель плода еще на этапе внутриутробного развития, другие — серьезные аномалии развития, которые сложно и даже невозможно устранить.

Причины и механизмы возникновения

Главной причиной развития хромосомных аберраций ученые считают возникновение двунитевых разрывов спирали ДНК. Этот дефект может развиваться беспричинно или быть опосредован различными факторами, например, ионизирующим излучением, вирусными агентами, химическими веществами и т. д. Среди механизмов возникновения выделяют:

неравный кроссинговер (обмен участками) между гомологичными и негомологичными хромосомами;
внутрихромосомный кроссинговер;
разрывы хромосом с соединением фрагментов или без;
снятие копии гена с последующим переносом в определенный участок хромосомы.

Амплификации, делеции генов и хромосомные аберрации в опухоли

Хромотрипсис представляет собой один из вариантов комплексных изменений в геноме, который приводит к множественным перестройкам в хромосомах. Это явление было открыто относительно недавно, механизм до конца не изучен. Сама суть процесса заключается в том, что хромосома распадается на множество мелких фрагментов, которые затем собираются хаотично. При этом некоторые участки могут быть безвозвратно утеряны. Явление хромотрипсиса не является массовым, оно присуще только единичным хромосомам.

Еще одним вариантом хромосомных аберраций в опухоли, который был открыт недавно и в настоящее время активно изучается, является геномная нестабильность. Суть данного явления заключается в том, что опухолевые клетки, относящиеся к одному и тому же гистологическому типу, содержат различные варианты мутаций. Именно поэтому злокачественные новообразования демонстрируют большое разнообразие повреждений генома, что приводит к разнообразию вариантов роста и метастазирования.

Хромосомные аберрации в опухолях солидного типа

Солидные опухоли состоят из большого числа недифференцированных клеток, которые склонны к активному делению. Данный тип рака развивается из эпителиальной ткани и характеризуется высокой агрессивностью. Среди примеров вариаций числа копий генов в опухоли солидного строения можно отметить:

амплификацию гена ERBB2 (он же Her-2/neu). Данный вид мутации имеет большое значение в развитии рака молочной железы и влияет на тактику лечения данного заболевания. Амплификация ERBB2 выявляется примерно у каждой третьей пациентки;
транслокацию ROS1 и EML4-ALK. В большинстве случаев возникает при немелкоклеточном раке легкого. Выявление данного вида хромосомной аберрации в опухоли оказывает влияние на назначение таргетной терапии, в частности, препарата «Кризотиниб»;
транслокацию гена RET. Этот ген отвечает за кодирование белка, относящегося к классу рецепторных тирозинкиназ. Транслокации в нем выявляются при эндокринных неоплазиях, раке щитовидной железы, феохромоцитоме, немелкоклеточном раке легкого и других опухолях. Как и в предыдущем случае, диагностика транслокации гена RET позволяет определиться с выбором препарата для таргетной терапии;
хромосомные аберрации при опухолях головного мозга. Могут выявляться в генах семейства EGFR, VEGFR, PDGFR, C-KIT, BRAF и т.д. Выявление подобных изменений позволяет определить генетический подтип опухоли головного мозга, спрогнозировать клиническое течение, ответ на химиолучевую терапию и определить чувствительность к специфичным лекарственным препаратам.

Выявление описанных выше вариаций числа копий в опухоли солидного типа имеет важное диагностическое значение, поскольку позволяет определиться с тактикой лечения. По этой причине подобные исследования все чаще входят в программу обследования онкологических пациентов.

Хромосомные аберрации при лейкозах и других онкогематологических заболеваниях

Аномалии хромосом выявляются в большом количестве опухолей. Если рассматривать лейкозы и онкогематологические заболевания, то можно выделить следующие нарушения:

филадельфийская хромосома. Является специфическим маркером хронического миелолейкоза. Выявляется в 95% случаев заболевания. Также примерно в трети случаев филадельфийскую хромосому можно обнаружить при остром лимфобластном лейкозе;
BCL-2. Изменения в данном гене часто выявляются при лимфомах. При этом хромосомные аберрации в опухоли происходят по разным механизмам и специфичны для определенных заболеваний.

Были выявлены специфические гены, изменения в которых характерны для определенных нозологических форм. Например, лимфома Беркитта — ген C-MYC, мантийно-клеточная лимфома — ген BCL-1, и т. д. Таким образом, определение вариаций числа копий генов в опухоли является важным моментом в дифференциальной диагностике лимфом и постановке правильного диагноза.

Методы диагностики вариаций числа копий генов в опухоли

Сегодня существует несколько методов, с помощью которых можно обнаружить хромосомные аберрации в опухоли.

ИГХ. Иммуногистохимическое исследование является простым и эффективным способом диагностики хромосомных аберраций в опухоли. Оно позволяет исследовать белок, изменение концентрации которого является маркером наличия генетических и хромосомных поломок. Для проведения диагностики необходим образец ткани и набор антител. Если в образце имеется нарушение в исследуемом гене, это проявляется изменением экспрессии белка в клетке. Связанные с данным белком антитела визуализируются при помощи специальной системы, далее ткань исследуется под микроскопом.
ПЦР. Для выявления вариаций числа копий в опухоли применяется полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). Данный метод отличается высокой чувствительностью и позволяет исследовать образцы с низким содержанием опухолевого материала. При этом качество ОТ-ПЦР сильно зависит от изначального качества РНК, которая является менее стабильной, чем ДНК, а потому не всегда хорошо сохраняется из-за фиксации в формалине и длительного хранения ткани в парафиновом блоке.
является «золотым стандартом» диагностики многих вариаций числа копий в опухоли, поскольку позволяет визуализировать сами гены и хромосомы. Он основан на использовании специальных зондов, меченных флуоресцентными красителями. Зонды могут быть специфичными для определенных участков хромосомы, поэтому специалист всегда может выявить точный вид мутации.

У каждого метода диагностики есть как достоинства, так и недостатки. Поэтому они не являются взаимоисключающими, а, наоборот, могут применяться для подтверждения диагноза, если у врача возникают сомнения. Точный план определения вариаций числа копий генов в опухоли подбирается исходя из предполагаемого диагноза и может включать в себя один или несколько видов исследования.

Генетика и онкология: главные вопросы

Что такое онкоген? Как возникают мутации в ДНК? Какие мутации провоцируют рак? Кому и чем могут помочь молекулярно-генетические исследования?
На эти и другие вопросы во Всемирный день ДНК отвечает Александр Олегович Иванцов - доктор медицинских наук, старший научный сотрудник научной лаборатории морфологии опухолей ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России.

Александр Олегович Иванцов, доктор медицинских наук

— Александр Олегович, что такое мутация? Как возникают «поломки» в молекулах ДНК?

— Организм человека состоит из большого числа специализированных клеток, ядра которых содержат нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК. Совокупность этих молекул содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания клеток, органов и систем органов в целом. Весь наследственный материал, заключённый в клетке, получил название - геном. У человека он представлен 23 парами хромосом (22 пары аутосом и пара половых хромосом), находящихся в ядре. ДНК является длинной полимерной молекулой, она хранит биологическую информацию в виде генетического кода, состоящего из последовательности повторяющихся блоков — нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, которые необходимы для последующего биосинтеза важнейших белков. Открытие структуры ДНК в 1953 году стало поворотным моментом в развитии биологии, а исследователям Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону и Морису Уилкинсу была присуждена Нобелевская премия в 1962 году. Стойкое изменение генома получило название - мутация. Эти изменения могут касаться структуры отдельных генов, хромосом и генома в целом. То есть изменение последовательности нуклеотидов приводит к нарушениям в кодировании информации - в итоге к аномалиям на уровне качества или количества соответствующих белков.

— Почему некоторые мутации приводят к развитию рака? Как устроен этот механизм? Как ученые определяют, какие именно «поломки» в ДНК приводят к развитию злокачественных опухолей?

— Чтобы ответить на этот вопрос, стоит разобраться как развивается опухоль. Она имеет автономный характер роста. Что это значит? В норме количество клеток в организме человека регулируется балансировкой двух противоположных процессов - клеточного деления и клеточной гибели. При росте опухоли прибавление клеточной массы опережает клеточную гибель. Это возможно по двум причинам - либо активируются процессы пролиферации, т.е. деления клетки, либо угнетается апоптоз, т.е. запрограммированная клеточная гибель. Автономность опухоли состоит в том, что ее клетки не способны реагировать на внешние сигналы организма, и, как следствие, она продолжает рост.

Если изменения нуклеотидной последовательности ДНК происходят в значащих фрагментах ДНК (прим. - экзонах), то они могут привести к развитию опухоли. К развитию рака приводят в основном мутации, нарушающие баланс деления и гибели клеток, то есть мутации в генах, контролирующих именно эти процессы. Мутации могут возникать случайно, например, в процессе удвоения ДНК в результате деления клетки. А могут возникать под влиянием мутагенов: например, воздействия ультрафиолетового или рентгеновского излучения, высокой температуры, некоторых химических веществ. На последний вопрос, можно ответить, что патогенность мутации можно предположить в первую очередь по функции гена, который она затрагивает, по её структурным характеристикам (насколько сильно она нарушает или изменяет работу этого гена), и подтвердить путем функциональных исследований (например, на клеточных культурах).

— Что такое онкогены?

— Онкогеном называется ген, который в норме не оказывает влияние на процессы деления и гибели клеток, а в опухоли активизируется, вследствие чего раковые клетки приобретают способность к неконтролируемому размножению. Кроме того, в настоящее время известно о роли антионкогенов. В норме они подавляют процесс деления клеток или способствуют их гибели, а в опухоли этот сдерживающий эффект подобных генов отсутствует, тем самым провоцируется рост опухолевых масс. Современная наука полагает, что для возникновения трансформированного клеточного клона необходимо как минимум пять-девять мутаций в разных онкогенах и антионкогенах.

— Эти мутации можно выявить с помощью генетического исследования?

— Да, конечно, можно. Спектр генетических повреждений в опухолях характеризуется удивительным многообразием. Например: амплификации (увеличение копийности генов), делеции, инсерции, транслокации, микромутации (точковые замены, микроделеции, микроинсерции) и так далее. Кроме того, в опухоли изменяются уровни экспрессии генов в результате аномального метилирования их промоторов.
Существует много методов, используемых для выявления мутаций в опухолевой ткани, и достаточно много ситуаций, когда это требуется. Выявление определённых мутаций иногда помогает поставить диагноз, определить лечебную тактику, прогноз и так далее. Наиболее часто для молекулярного тестирования используются технологии полимеразной цепной реакции (ПЦР) и секвенирования нового поколения (NGS, next generation sequencing). Обе технологии универсальны и используются для анализа любой генетической последовательности, а также многократно превосходят все другие технологии по своей чувствительности, специфичности и не сопряжены с риском получения «промежуточных», неинтерпретируемых результатов. Секвенирование экзома позволяет выявить все мутации в кодирующих последовательностях генома в каждой конкретной опухоли. Именно полногеномное секвенирование значительно расширяет возможности персонализированного подбора препаратов, предназначенных для специфического поражения мутированных онкобелков.

— Кому и чем могут помочь генетические исследования? Верно ли, что от генетического исследования может зависеть успех лечения? Кому стоит пройти генетическое исследование на мутации?

— Сфера медицинского применения ДНК- и РНК-тестов в современной онкологии постоянно расширяется. Сейчас это тестирование позволяет диагностировать наследственные опухолевые синдромы, выявить предиктивные мутации, осуществить анализ экспрессионных характеристик опухоли. Также совершенствуются технологии, которые позволяют уточнять диагноз опухолей с невыявленным первичным очагом, эффективно контролировать течение заболевания и изменения свойств опухоли (жидкостная биопсия), выполнять различные биологические тесты с опухолевыми клетками.
Индивидуализация лечения онкологического пациента во многих случаях напрямую зависит от результатов генетического тестирования. Эмпирический подход, сопряжённый со случайным перебором биологически активных химикатов, постепенно замещается научно-обоснованным, молекулярно-направленным поиском специфических противоопухолевых средств, направленных на активацию или инактивацию ключевых биохимических компонентов опухолевой трансформации.

Например, еще недавно клиническое деление всех первичных опухолей легкого на мелкоклеточный и немелкоклеточный рак было достаточным для определения стратегии лечения. Ситуация изменилась с открытием активирующих мутаций в гене, который кодирует рецептор эпидермального фактора роста — EGFR, сделавших этот онкогенный белок избирательной мишенью для воздействия препаратов ингибиторов EGFR. Мутации EGFR, как правило, встречаются у пациентов с аденокарциномой легкого. Тест на мутацию EGFR позволяет практически со 100%-й достоверностью отобрать тех больных, у которых гарантирован положительный результат применения гефитиниба, эрлотиниба или афатиниба.

— Может ли генетическое исследование помочь здоровому человеку предупредить рак или выявить его на ранней стадии?

— Вообще, бывают наследственные и ненаследственные опухоли. Наследственные опухолевые синдромы составляют незначительную долю от общего числа новообразований (около 1%), хотя для определённых локализаций (молочная железа, яичник, толстая кишка) их удельный вклад достигает более высоких показателей (5-20 %). Носительство наследуемой «раковой» мутации является причиной подобного заболевания. В этих случаях, в каждой клетке организма человека есть повреждение, которое передалось ему по наследству. Лица, имеющие такой генетический дефект, остаются практически здоровыми до определенного момента. В то же время они обладают фатально высоким риском возникновения опухолей (85-100%).

Генетическое исследование при подозрении на наследственный раковый синдром носит комплексный характер. Оно начинается со сбора онкологического анамнеза ‒ уделяется внимание случаям злокачественных заболеваний у кровных родственников. В результате составляются родословные, позволяющие заподозрить наследственную патологию. На заключительном этапе проводится анализ ДНК, что позволяет установить наличие в генотипе больного, а также членов его семьи, подозреваемые мутации.

— Какие виды мутаций ученые уже выявили? Существует ли для каждого вида таргетный препарат? Как именно работает таргетный препарат?

— Много разных видов мутаций при разных опухолях известны, но наибольший интерес представляют мутации в онкогенах, в частности, в рецепторных протеинкиназах, для блокировки которых разрабатываются специфические препараты. Мутации в протеинкиназах изменяют конформацию белковых молекул и, таким образом, формируют идеальное терапевтическое окно. Таргетный препарат избирательно воздействует на клетки опухоли, содержащие молекулярную мишень, и этим выгодно отличается от химиотерапии. Известно об успешном использовании ингибитора тирозинкиназы ALK - кризотиниба - у больных с ALK-транслоцированными карциномами легкого. Успешным оказалось и применение специфических ингибиторов мутированного белка BRAF - вемурафениба и дабрафениба для лечения больных меланомой. Другой пример: ген BRCA1 кодирует фермент репарации ДНК. BRCA1-дефицитные клетки демонстрируют неспособность эффективно удалять сшивки ДНК, индуцированные препаратами платины. В наследственных BRCA1-ассоциированных раках отмечается наибольшая эффективность цисплатина, т.к. в опухолевых клетках наблюдается соматическая утрата оставшегося BRCA1-аллеля, в то время как нормальные клетки носительниц мутаций BRCA1 сохраняют интактную копию данного гена. Этим обусловлено уникальное терапевтическое окно и это объясняет высокую эффективность цисплатина при лечении BRCA1-ассоциировнного рака молочной железы, яичника. Конечно, по разным причинам, не для всех мутаций есть такие препараты, но их спектр и количество неуклонно возрастает.

— Какие исследования, связанные с мутациями ДНК, сейчас проводятся в научной лаборатории молекулярной онкологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова»?

— В настоящее время проводятся исследования в двух направлениях: диагностика наследственных раковых синдромов и индивидуализация подбора лекарственных препаратов на основе молекулярных характеристик опухоли. Тем самым повышается клиническая эффективность применения дорогостоящих лекарственных препаратов, снижается частота и тяжесть побочных эффектов, и в некоторых случаях предотвращается неблагоприятный исход заболевания.

Определение мутации в генах KRAS и NRAS при раке толстой кишки

Одно из ключевых свойств любой опухоли — это нарушение баланса между клеточным делением, т.е. размножением клеток, и клеточной гибелью. Для того, чтобы процесс деления осуществлялся в норме, необходимо поступление верного сигнала в клеточное ядро. Подобным сигналом являются специальные белки - факторы роста. Они прикрепляются к определённым рецепторам на поверхности клеточной оболочки и запускают внутри клетки ряд последовательных биохимических реакций. Результатом становится производство и накопление внутри клетки белков, которые необходимы для дальнейшего деления.

Гены семейства RAS (KRAS, NRAS и HRAS) - это один из важнейших звеньев сигнальной цепочки внутри клетки. Они передают сигналы к делению от рецепторов к ядру клетки. В норме эта цепочка сигналов (или, по-другому, сигнальный каскад) запускается «по команде» факторов роста. Например, фактором роста может выступать белок EGF (Epidermal Growth Factor ‒ перевод «эпидермальный фактор роста»). EGF и другие белки способны стимулировать рост и деление различных клеток. В случае мутации в каком-либо из генов - KRAS, NRAS или HRAS - происходит самопроизвольная активация передачи импульса к делению, то есть клетки начинают размножаться без команды от фактора роста. Процесс выходит из-под контроля, и опухоль начинает активно расти.

Необходимо отметить, что активирующие мутации не только в этих генах, но и в других звеньях сигнальной цепочки могут приводить к постоянной стимуляции клеточного деления. К таким событиям относятся, например, мутации в генах EGFR, BRAF и др. Упомянутые генетические повреждения в разной степени свойственны опухолям различных органов. Например, мутации в генах семейства RAS (KRAS, NRAS, HRAS) встречаются при раке поджелудочной железы, толстой кишки, лёгкого, кожи и т.д. Мутации EGFR характерны для немелкоклеточного рака легкого, а повреждения BRAF с наибольшей частотой обнаруживаются при меланоме.

В каких случаях нужно сделать тест на мутацию в генах KRAS и NRAS?

Тестирование опухоли на наличие мутаций в генах KRAS и NRAS выполняется пациентам с опухолями толстой кишки. Тест позволяет лечащему онкологу решить вопрос о возможности использования в терапии антител к определенному фактору роста и деления клеток ‒ EGFR. Данные препараты - панитумумуаб или цетуксимаб ‒ блокируют расположенные на мембране клеток рецепторы эпидермального фактора роста (EGFR) и препятствуют росту опухоли.

Если в «нижележащих» генах-участниках сигнальной цепи (KRAS, NRAS или BRAF) присутствует мутация, то использование цетуксимаба и панитумумаба становится неэффективным. То есть препараты не будут препятствовать росту опухолевых клеток, поскольку воздействуют не на те звенья сигнальной цепочки, они не смогут предотвратить подачу сигнала к клетке.

Более того, существуют сведения о том, что ошибочное назначение анти-EGFR терапии пациентам, у которых мутация в перечисленных генах не выявлена, может ускорять рост опухоли. Частота мутаций в гене KRAS при опухолях толстой кишки достигает 50%. Ещё около 10-20% приходится на мутации в генах NRAS и BRAF. Таким образом, при правильном обследовании лечение антителами к EGFR должно назначаться не более 30-40% пациентов с раком толстой кишки, в остальных случаях используются другие схемы терапии.

Что делать, если в опухоли толстой кишки обнаружена мутация в гене KRAS или NRAS?

Обнаружение мутации в гене KRAS или NRAS является абсолютным противопоказанием к использованию цетуксимаба или панитумумаба, т.к. присутствие этих мутаций полностью препятствует противоопухолевому действию данных препаратов. Как упоминалось выше, при ошибочном назначении антител к EGFR пациентам с мутациями в генах RAS может наблюдаться ускорение роста опухоли - именно поэтому полноценное исследование данных генов является обязательным условием для подбора правильной терапии. В случае наличия мутаций в генах KRAS и NRAS в клетках опухоли успешно используются другие разновидности лечения.

Как сдать анализ на мутации в гене KRAS, NRAS, EGFR, BRAF?

Чтобы провести молекулярно-генетическое тестирование, специалистам необходимы опухолевые клетки. Они могут быть получены либо при биопсии, либо в ходе хирургической операции по удалению новообразования. При этом, материал для исследования должен быть подготовлен определенным образом. В противном случае тестирование будет невозможно.

В ходе первичного обследования онкологическому пациенту практически всегда выполняют биопсию, на основании которой происходит патоморфологическое подтверждение диагноза. Для этого полученные клетки пациента проходят многоэтапную химическую обработку. В результате из них создаётся специальный парафиновый блок. С одной стороны, он необходим для получения качественного тонкого среза (толщиной 5 мкм) с целью патоморфологической диагностики. С другой стороны, в правильно подготовленном парафиновом блоке молекулы ДНК надёжно сохраняются на протяжении десятилетий.

Аналогичные манипуляции патологи проводят в отношении опухолевых тканей, удалённых во время операции. Правильное выполнение процедуры фиксации тканей позволяет использовать образцы опухолей для молекулярно-генетического исследования ДНК спустя месяцы и годы после заливки образца в парафин.

Идеальным набором для молекулярно-генетического исследования является следующий комплект: парафиновый блок c тканью опухоли и одно стекло, окрашенное специальными красителями (гематоксилином и эозином). Всё перечисленное хранится в патологоанатомических архивах медицинских учреждений, а окраска гематоксилином и эозином - основная окраска, используемая в современной патоморфологической диагностике. Если медицинское учреждение по какой-либо причине не может предоставить блоки, то для молекулярно-генетического тестирования достаточно 5-10 неокрашенных срезов ткани опухоли на непокрытых стёклах толщиной 3-5 мкм и одно стекло, окрашенное гематоксилином и эозином.

Требования к упаковке материала перед транспортировкой

Закрывающийся пластиковый пакет или контейнер, либо картонная коробка
Полное соответствие номеров отправляемых блоков и стёкол в направлении на тест и копии патоморфологического заключения.
Лабораторные стекла должны быть обёрнуты плотной бумагой для избежания повреждений.
Хранение производится при комнатной температуре, не допустим нагрев блоков и стёкол выше +50 о С.

В настоящее время многие молекулярно-диагностические исследования выполняются за счет средств территориальных фондов ОМС регионов России (как Санкт-Петербурга, так и остальных субъектов РФ).

Авторская публикация:
Иванцов Александр Олегович
доктор медицинских наук, старший научный сотрудник научной лаборатории морфологии опухолей ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России

Что вам необходимо сделать

Если вы хотите узнать побольше о бесплатных возможностях ФБГУ НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова Минздрава России, получить очную или заочную консультацию по диагностике и лечению, записаться на приём, ознакомьтесь с информацией на официальном сайте.

Если вы хотите общаться с нами через социальные сети, обратите внимание на аккаунты в ВКонтакте и Одноклассники.

Если вам понравилась статья:

оставьте комментарий ниже;
поделитесь в социальных сетях через удобные кнопки:

Публикации по теме:

1. Более того, существуют сведения о том, что ошибочное назначение анти-EGFR терапии пациентам, у которых мутация в перечисленных генах не выявлена, может ускорять рост опухоли.
2. Как упоминалось выше, при ошибочном назначении антител к EGFR пациентам с мутациями в генах RAS может наблюдаться ускорение роста опухоли.
Что из этого верно? Наверное, второе?

Кому следует проходить генетическое тестирование на наследственный рак

В 5-10% случаев развитие опухолей связано с наследственной предрасположенностью. Но даже наличие злокачественных опухолей у нескольких родственников далеко не всегда говорит о семейных генетических мутациях. Когда имеет смысл проходить генетическое тестирование?

Рассказывают научные сотрудники лаборатории молекулярной онкологии НМИЦ онкологии им. Н. Н. Петрова Светлана Николаевна Алексахина и Григорий Аркадьевич Янус.

Прежде всего, нужно сказать, что все случаи злокачественных опухолей связаны с мутациями (изменениями) генов, контролирующих рост и деление клеток. Но очень важно, что в большинстве случаев все эти мутации соматические, то есть возникают они в клетках человека после рождения, последовательно, в течение долгого времени, случайно или под действием канцерогенов окружающей среды. Но у некоторых людей первый шаг к возникновению опухоли уже был сделан до их рождения: первая мутация в этой цепочке - наследственная. Это значит, что она передалась от одного из родителей (как правило), или от обоих родителей (редкая ситуация), а может быть, впервые возникла в одной из двух половых клеток, соединившихся при зачатии человека («мутация de novo»). Как правило, человек с такой наследственной мутацией ничем не отличается по внешним признакам от людей без подобных мутаций. Единственное отличие - резко повышенный, иногда даже неизбежный риск заболеть раком какой-то одной или нескольких разновидностей.

Довольно часто к нам обращаются «онкологически здоровые» пациенты: у их родственников были диагностированы злокачественные опухоли, и они обеспокоены возможностью развития онкологического заболевания у себя. В лаборатории такие люди хотят пройти обследование на наследственную предрасположенность к онкологическим заболеваниям.

Мы рекомендуем проходить генетическое обследование на наследственный рак, в первую очередь, не здоровым родственникам, а самим онкологическим пациентам. В случае, если заболевание возникло из-за наследственной мутации, вероятность найти его у уже заболевшего члена семьи выше. Если в семье уже обнаружена наследственная мутация, то родственникам рекомендуется выполнять исследование только одного ранее обнаруженного патогенного генетического варианта.

Известно около сотни различных наследственных опухолевых синдромов, каждый из которых связан со своим геном или несколькими генами, и для каждого из которых характерно повышение риска «своих» разновидностей рака. Поэтому молекулярно-генетическое исследование на определение наследственной предрасположенности рекомендовано пациентам, соответствующим определенным критериям. Приведем несколько примеров:

Рак молочной железы

Гены: BRCA1, BRCA2, PALB2, ATM, CHEK2, TP53

Критерии:

Возраст начала заболевания - менее 45 лет;
Билатеральное (развитие опухолей двух молочных железах) или первично-множественное* (в данном случае, опухоль молочной железы и яичников) заболевание;
Хотя бы один родственник первой степени родства с диагностированным раком молочной железы или раком яичников или как минимум два родственника второй степени родства с диагностированным раком молочной железы или раком яичников;
Трижды негативный рецепторный статус опухоли.

! Соответствие как минимум одному критерию

* Первично-множественный рак - это независимое возникновение и развитие у одного пациента двух или более новообразований. При этом пораженными могут быть не только разные органы, но и парные (молочные железы, легкие и др.), а также возможно мультицентрическое поражение одного органа

Рак яичников

Гены: BRCA1, BRCA2, BRIP1

Диагноз «серозная или эндометриоидная карцинома яичников» (вне зависимости от возраста и семейного анамнеза)

Рак предстательной железы

Гены: BRCA2, ATM

Возраст начала заболевания - менее 55 лет;
Хотя бы один родственник первой степени родства с диагностированным раком предстательной железы, раком молочной железы или раком яичников.

Рак желудка

Гены: CDH1, PALB2, BRCA1, BRCA2

Возраст начала заболевания - до 40 лет;
Наличие отягощенного семейного анамнеза в первой линии родства;

Рак поджелудочной железы

Гены: BRCA2, PALB2, CDKN2A, STK11, ATM, TP53, MSH2, MLH1, PRSS1

Рак поджелудочной железы у родственника первой линии родства;
Более двух случаев рака поджелудочной железы в семье;
Семейная и личная история согласуется с а) наследственным раком молочной железы и яичников, б) синдромом Линча, в) синдромом Пейтца-Йегерса, г) синдромом множественных диспластичных невусов и меланомы.

Колоректальные опухоли

Существует 12 разновидностей наследственного рака толстой кишки. Самые частые - синдром Линча (рак толстой кишки или эндометрия развивается на фоне отсутствия выраженного полипоза), семейный аденоматозный полипоз (рак развивается на фоне сотен или тысяч полипов толстой кишки — полипоза), MUTYH-ассоциированный полипоз (рак развивается на фоне десятков, реже - сотен полипов, быстрее обычного превращающихся в злокачественные опухоли)

Синдром Линча

Гены: MLH1, MSH2, MSH6, PMS2, EPCAM

В настоящее время всем больным раком толстой кишки и тела матки (эндометрия) проводят одно из двух сопоставимых исследований:

Генетический тест на изобилие в опухолевых клетках однотипных мутаций, так называемый феномен «микросателлитной нестабильности»;
Иммуногистохимический тест на потерю опухолевыми клетками белков MLH1, MSH2, MSH6 или PMS2.

Наличие микросателлитной нестабильности и/или потеря белкового продукта генов MLH1, MSH2, MSH6 или PMS2 а) дает онкологу основание назначить иммунотерапию, б) может произойти у пациентов, страдающих синдромом Линча. Часто у таких лиц:

реализация онкологического риска происходит до 50 лет;
есть семейная история опухолей, относящихся к спектру синдрома Линча (рак тела матки, рак почечной лоханки, рак мочевого пузыря, рак мочеточника, рак тонкой кишки, рак желудка);
первично-множественные опухоли различных отделов кишки и/или тела матки.

Семейный аденоматозный полипоз

Гены: APC, MUTYH

Наличие десятков, сотен или тысяч полипов толстой (и иногда тонкой) кишки (обычно выявляются с подросткового возраста).

APC-негативный полипоз толстой кишки;
Наличие в опухоли кишки определенной редкой соматической мутации в гене KRAS: c.34G>T (p.G12C)*.

Этот раковый синдром наследуется по рецессивному типу, то есть для развития болезни человек должен унаследовать дефектные гены от обоих родителей. У родителей при этом обычно наблюдается одна мутантная копия гена MUTYH, дающая крайне незначительное, но все же наблюдаемое повышение шанса заболеть опухолью кишки.

Меланома

Гены: CDKN2A, редко CDK4, BAP1, POT1 и TERT

Первично-множественные меланомы и/или рак поджелудочной железы (2 у пациентов младше 40 лет, 3 у прочих);
Хотя бы один родственник первой степени родства с меланомой и/или раком поджелудочной железы младше 40 лет;
Два и более родственника первой степени родства с меланомой и/или раком поджелудочной железы

Рак щитовидной железы

Гены: RET

Гистологический диагноз «медуллярная карцинома щитовидной железы»
Часто заболевание сочетается с аденомами паращитовидных желез и опухолями надпочечников (феохромоцитомами), или с множественными невриномами ЖКТ.

Какие генетические тесты необходимо выполнить?

Нередко клиническая картина дает возможность выполнить исследование на один-два наиболее вероятных и значимых гена. Например, для пациентов с диагнозом рак молочной железы, рак яичников или рак предстательной железы рекомендовано выполнять анализ полной последовательности генов BRCA1 и BRCA2. Сейчас при соответствии клиническим критериям наследственных опухолей исследования последовательности генов BRCA1 и BRCA2 для пациентов с опухолями молочной железы и опухолями яичников может быть выполнено в рамках программы ОМС.

Мутации в генах BRCA1 и BRCA2 также могут быть причиной развития опухолей поджелудочной железы и желудка.

Другой пример: пациентам с аденоматозным полипозом толстой кишки рекомендуется выполнять исследование на мутации в гене APC. Если тест оказывается отрицательным, следует выполнить исследование на мутации в гене MUTYH (эти исследования в программу ОМС не входит, выполняются за счет средств пациента).

При подозрении на наследственный опухолевый синдром, ассоциированный с большим числом генов, или наличием подозрения на различные опухолевые синдромы выполняется исследование крови пациента методом секвенирования нового поколения (NGS). В лаборатории молекулярной онкологии НМИЦ онкологии им. Н. Н. Петрова анализируются сразу 70 генов, ассоциированных с опухолевыми синдромами, в том числе очень редкими.

Что делать, если генетическая мутация обнаружена?

В некоторых случаях обнаружение наследственной мутации дает возможность подобрать более эффективную терапию. Так, за счет механизмов генетических нарушений для BRCA-ассоциированных опухолей показана высокая чувствительность к препаратам платины, а также PARP-ингибиторам.

При обнаружении наследственной мутации рекомендуется генетическое обследование родственников - в этом случае проверяется уже наличие конкретной мутации. Вероятность передачи мутации от родителя ребенку - 50%.

Клинически здоровым родственникам с выявленной патогенной мутацией практически всегда можно предложить программу обследования или профилактических медицинских вмешательств, снижающих или устраняющих риск развития рака.

При обследовании родственников возможен «ступенчатый подход», сначала обследование проходят ближайшие родственники, если у кого-то обнаружена мутация, анализы уже сдают его родственники первой линии.

Обследование здоровых людей может быть выполнено по их желанию. Однако стоит учесть, что отсутствие наследственных мутаций не исключает возможности развития опухолей в течение жизни, так как чаще всего рак развивается спорадически (случайно) или в связи с наличием неизвестных нам пока наследственных факторов.

Как проводится генетическое исследование?

Наследственная мутация обнаруживается во всех клетках организма. Поэтому наиболее оптимальным образцом для исследования является венозная кровь. Для выполнения исследования достаточно 3-5 мл крови. ДНК для исследования получают из лимфоцитов крови.

Индивидуальный набор мутаций человека не меняется в течение его жизни, поэтому кровь для анализа можно сдавать вне зависимости от приемов пищи и лекарственных средств.

Разумеется, это значит, что достаточно однократного выполнения анализа, однако в некоторых ситуациях, когда наличие или отсутствие мутации критически значимо для планирования лечения, существует практика перепроверки результата, чтобы полностью исключить и без того очень низкую вероятность технической ошибки.

Авторская публикация:
Григорий Аркадьевич Янус, к.м.н., научный сотрудник лаборатории молекулярной онкологии

Авторская публикация:
Светлана Николаевна Алексахина, к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории молекулярной онкологии

На пути к детальному каталогу раковых генов

Создание детального каталога раковых генов — важная задача, выполнение которой позволит подбирать оптимальную терапию онкологического заболевания для каждого пациента. Чтобы составить каталог раковых генов, мутирующих с высокой (>20%) и средней (2-20%) частотой, требуется проанализировать для каждого гена в среднем 2000 пар «опухоль — норма», то есть для 50 наиболее частых типов рака это примерно 100 000 пар. Сейчас это уже не является неразрешимой проблемой, так как за последние 10 лет стоимость секвенирования ДНК уменьшилась в миллион раз и будет уменьшаться еще.

В настоящее время рак занимает второе место среди причин смерти человека, уступая лишь сердечно-сосудистым заболеваниям (ежегодно в мире от рака умирает примерно 8 миллионов человек), а в некоторых развитых странах, например в Дании, рак уже вышел на первое место.

Рак — это сложное, динамически развивающееся заболевание, представленное более чем 200 известными типами и формами. Каждая из них требует индивидуального подхода, индивидуальной стратегии лечения. На генетическом уровне различные раки характеризуются различной «архитектурой» — наборами соматических мутаций, перестроек хромосом, а также эпигенетическими аномалиями, такими как изменение профиля метилирования генов. Следствием этих событий является изменение активности генов и(или) их продуктов.

Детальные сведения об аномалиях, связанных с возникновением и развитием раковых опухолей, требуются для диагностики и результативного лечения рака, для определения оптимальной терапии, а также для разработки новых противораковых средств. Объектами исследований являются аномалии молекулярной структуры ДНК, РНК, белков и эпигенетических аномалий (в частности, метилирования). Именно такой подход принят как генеральная стратегия, реализуемая несколькими национальными и международными консорциумами, которые объединяют десятки институтов, университетов и клиник. В работах участвуют сотни исследователей. Наибольшие успехи и наиболее ценные данные получены в результате поиска генов, связанных с инициацией, развитием и поддержанием злокачественной трансформации клеток.

Онкогены и антионкогены

В организме должен поддерживаться тонкий баланс между активностью генов и их продуктов, которые, с одной стороны, обеспечивают рост и деление клеток, а с другой стороны — предотвращают неограниченные рост и деление. Излишняя активность первых или подавление функции вторых приводят к неконтролируемому росту клеток, возникновению и развитию злокачественных неоплазий — раковых опухолей.

Связанные с раком гены можно разделить на два типа — онкогены и антионкогены (супрессоры опухолей), продукты которых могут, соответственно, стимулировать или подавлять образование и развитие опухолей. Особое место занимают микроРНК (miRNA) — короткие (в среднем ~22 нуклеотида) некодирующие РНК. К настоящему времени идентифицировано примерно 2000 различных микроРНК. Они способны подавлять трансляцию мРНК, считываемую с 30-60% генов человека. Некоторые микроРНК (oncomiR) способствуют злокачественной трансформации клеток, другие могут работать как антионкогены. В онкоген может превратиться нормальный ген — протоонкоген (рис. 1), который стимулирует рост клеток постоянно или на определенных стадиях развития организма. Трансформация протоонкогена в онкоген происходит в результате относительно незначительной модификации его естественной функции. Существуют следующие основные пути активации протоонкогена:

1) Мутация внутри протоонкогена или в его регуляторных элементах, которая меняет структуру белка и повышает активность кодируемого им белка (фермента) или усиливает экспрессию соответствующего гена.

2) Повышение концентрации белка из-за повышения его стабильности в клетке, увеличения периода полужизни и, соответственно, повышения активности.

3) Дупликация гена (увеличение количества копий), в результате чего повышается концентрация белка в клетке.

4) Транслокация гена, которая вызывает усиление его экспрессии или возникновение агрессивного гибридного гена.

Онкогенами являются, например, гены семейства Ras (сокр. от ‘Rat sarcoma’) — ГТФазы, участвующие в передаче сигналов, стимулирующих деление клеток.

Функция антионкогенов противоположна функции протоонкогенов. Антионкогены контролируют различные процессы, препятствующие злокачественной трансформации клеток:

1) Подавление избыточной экспрессии генов, обеспечивающих пролиферацию клеток.

2) Осуществление репарации ДНК (повреждения ДНК при подавлении репарации усиливают мутагенез и, как следствие, активацию протоонкогенов и инактивацию антионкогенов).

3) Координация пролиферации клеток с репарацией ДНК. Если репарация ДНК подавлена, они тормозят деление клетки и иницииируют апоптоз.

4) Контроль адгезии и механизмов контактного торможения делящихся клеток.

В общем, антионкогены ставят барьер неограниченному росту клеток. Утрата функции антионкогена разрушает этот барьер. Самым известным и часто мутирующим в раковых опухолях многих типов является антионкоген ТР53. Продукт ТР53 — фосфопротеин регулирующий транскрипцию ряда различных генов. В нормальной клетке он неактивен. При чрезвычайных событиях он активируется и выполняет роль «стража генома», осуществляя различные противораковые функции (рис. 2):

1) Активация системы репарации ДНК.

2) Если ДНК повреждена, ТР53 задерживает митоз делящихся клеток, блокируя переход из G₁-фазы в S-фазу и предоставляя системе репарации время устранить повреждения.

3) Если устранить повреждения ДНК не удается, ТР53 включает программу гибели клеток — апоптоз.

В случае, если рак вызван протоонкогеном, обычно достаточно активации этого протоонкогена на одной из двух парных клеточных хромосом. А вот если рак возник из-за утраты эффекта антионкогена, то, как правило, требуются мутации или потеря обеих его копий.

Сравнительное секвенирование

К настоящему времени идентифицировано примерно 300 онкогенов и супрессоров опухолей. Раковые гены ищут с помощью сравнительного секвенирования — то есть сравнивают последовательности нуклеотидов в ДНК опухолей и нормальных тканей и затем идентифицируют отсутствующие в ДНК нормальной ткани соматические мутации, которые встречаются чаще, чем просто случайные события.

Эта стратегия реализуется в несколько этапов. Во-первых, требуется получить образцы опухолевой ткани от пациентов с достоверно поставленным диагнозом и детально описанной картиной течения заболевания. При этом образцы должны быть, по возможности, свободны от нормальных клеток. Для сравнения используются пробы нормальной ткани или крови пациента. Из ткани опухоли и нормальной ткани выделяют ДНК и иссследуют их с помощью секвенирования. В последнее время секвенирование проводится с помощью платформ нового поколения, позволяющих быстро и сравнительно недорого полностью секвенировать геном человека. Результаты сравнительного секвенирования затем анализируются с помощью специально разработанных весьма сложных математических и биоинформатических методик (рис. 3).

Рис. 3. На целостность генома воздействуют внешние факторы, такие как ультрафиолетовое излучение, сигаретный дым или вирусные инфекции. Разные участки генома мутируют с различной частотой при различных формах рака. Результаты сравнения последовательности нуклеотидов в ДНК опухолей и нормальных тканей анализируются с помощью математических и биоинформатических методик, которые учитывают частоты и спектр мутаций, порядок, в котором происходит репликация сегментов ДНК по всей длине хромосомы, а также уровень экспрессии генов, — это позволяет найти гены, достоверно мутирующие при раке. Рисунок из статьи L. Ding и M. Wendl, 2013. Differences that matter in cancer genomics

Генеральной целью этих проектов является создание детального каталога аномалий структуры генома, связанных с инициацией, прогрессией и поддержанием онкологических новообразований. Такой каталог позволит не только получить много новых данных по молекулярной биологии рака, но и усовершенствовать методы диагностики, лечения и профилактики рака, определять новые мишени для разработки противораковых средств. Систематические исследования в этом направлении уже позволили идентифицировать много новых раковых генов и даже целые классы раковых генов.

«Атлас раковых геномов»

К настоящему времени уже проанализированы данные, полученные на больших выборках «опухоль — нормальная ткань» по более чем 30 формам рака. Наиболее заметных успехов добился реализуемый главным образом институтами и университетами США консорциум «Атлас раковых геномов» (The Cancer Genome Atlas) с многозначительной аббревиатурой TCGA — этими же буквами обозначают четыре нуклеотида, входящих в состав ДНК. Основанный в 2005 году, TCGA регулярно публикует в ведущих научных журналах результаты своих исследований. Рассказать обо всех публикациях консорциума здесь не представляется возможным. Приведем лишь результаты из последней статьи, посвященной плоскоклеточным ракам головы и шеи. Эта гетерогенная группа раков — шестая по частоте встречаемости и составляет ~5% всех случаев рака в мире.

В исследованиях участвовали 348 авторов. Было проанализировано 279 пар «опухоль — норма». Большинство опухолей, связанных с вирусами папилломы человека, имели мутации в спиральном домене онкогена PIK3CA. Обнаружены новые аномалии, включающие утрату TRAF3, амплификацию участвующего в контроле клеточного цикла гена E2F1. В опухолях, связанных с курением, почти всегда наблюдались инактивирующие мутации генов TP53 и CDKN2A, обнаруживались амплификации участков хромосом 3q26/28 и 11q13/22. Опухоли ротовой полости, сравнительно благоприятные с точки зрения возможности лечения и шансов на выздоровление, содержали активирующие мутации генов HRAS или PIK3CA в сочетании с инактивирующими мутациями генов CASP8, NOTCH1 и TP53. В случаях других подгрупп этого рака найдены инактивирующие мутации гена NSD1, продукт которого связан с перестройками хроматина, инактивирующие мутации генов AJUBA и FAT1, контролирующих ферменты сигнального пути Wnt, мутации, активирующие фактор оксидативного стресса NFE2L2.

«Умеренные» и «редкие» онкогены

Некоторые связанные с раком гены мутируют довольно часто — при многих или, по крайней мере, при нескольких типах рака. Поэтому неудивительно, что именно они (в частности, TP53) были охарактеризованы первыми. Но большинство раковых генов обнаруживаются с умеренной частотой (2-20%) или реже. Основные проблемы возникают при идентификации редких раковых генов. Так, недавнее исследование 183 аденокарцином легких показало, что у 15% пациентов не обнаруживается ни одной мутации в 10 известных для этого заболевания классах генов, а в 38% случаев идентифицировано три или менее мутаций (M. Imielinski et al., 2012. Mapping the Hallmarks of Lung Adenocarcinoma with Massively Parallel Sequencing).

Вследствие повреждения систем репарации ДНК в раковых клетках в той или иной мере усиливается мутагенез. Частота этих индуцированных опухолью соматических мутаций для различных опухолей может различаться на несколько порядков. Поэтому при идентификации «умеренных» и особенно «редких» генов возникает существенная проблема: как отличить гены и мутации, связанные с раком, от фона, от многочисленных случайных мутаций, не имеющих отношения к раку?

Гарвардская группа под руководством Г. Гетца (G. Getz) разработала программный пакет MutSig (сокр. от ‘Mutation Significance’), анализирующий частоты и спектр мутаций в различных областях генома при различных формах рака, а также ряд других факторов, и позволяющий вычленить гены, достоверно мутирующие при раке.

Мутации, достоверно связанные с раком

В двух статьях (M. S. Lawrence et al., 2013. Mutational heterogeneity in cancer and the search for new cancer-associated genes и M. S. Lawrence et al., 2014. Discovery and saturation analysis of cancer genes across 21 tumour types) авторы изучили собранные из различных баз данных результаты анализа экзомов (кодирующих областей генов — экзонов с прилежащими к ним последовательностями ДНК-некодирующих промежутков — интронов) 4742 пар «опухоль — нормальная ткань», принадлежащих к ракам 21 различных типов. Количество образцов для отдельных типов варьировало от 35 до 892.

Были обнаружены 3 078 483 единичные замены нуклеотидов в опухолях по сравнению с нормальной тканью, 77 270 единичных делеций или вставок нуклеотидов, 29 837 ди-, три- или олигонуклеотидных делеций или вставок. Из единичных замен нуклеотидов подавляющее большинство (2 294 935) не изменяло кодирующие последовательности. Из остальных единичных замен 540 831 представляли собой так называемые миссенс-мутации (приводящие к заменам аминокислот в белках), 207 144 представляли собой синонимические (не приводяшие к заменам аминокислот) замены нуклеотидов, 46 264 — нонсенс-мутации (приводящие к досрочной терминации синтеза белка), 33 673 — мутации, нарушающие сплайсинг мРНК (сборку кодирующих последовательностей мРНК из соответствующих блоков). Данные по «глубине» секвенирования и чистоте образцов опухолей позволяют оценить чувствительность анализа величиной больше 90% (рис. 4). Частоты возникновения мутаций на единицу длины генома для различных типов рака различались более чем на 5 порядков (от 0,03 до 7000 на миллион нуклеотидов ДНК), сильно различались и спектры мутаций.

Рис. 4. Количество пар «опухоль — норма» (по оси ординат), необходимых для определения 90% генов, достоверно мутирующих при раке с вероятностью 90%. Оценки приведены в зависимости от типа опухоли, средней частоты фоновых мутаций (по оси абсцисс), превышения частоты мутаций раковых генов над фоном (цветные линии). Для большинства типов опухолей количество проанализированных проб еще недостаточно даже для того, чтобы детектировать гены, мутирующие с частотой над фоном 5% и менее. Черными точками показано количество уже проанализированных проб. Рисунок из статьи M. S. Lawrence et al., 2014. Discovery and saturation analysis of cancer genes across 21 tumour types

Мутации, достоверно связанные с раком, обнаруживались в 224 различных генах. Для различных типов рака число мутантных генов сильно варьировало (от 1 до 58). Для 7 типов оно было меньше 10, а для двух (раки молочной железы и эндометрия матки) — более 30. Только 22 гена оказались достоверно связанными с более чем тремя типами рака. Анализ позволил идентифицировать практически все ранее известные гены, связанные с канцерогенезом. Найдено также 33 гена, мутации в которых ранее не были проассоциированны с раком. Эти гены связаны с делением клеток, апоптозом, стабильностью генома, регуляцией активности хроматина, иммунным ответом, превращениями РНК и гомеостазом белков. Среди еще 81 гена также должны быть гены, связанные с раком.

На основании полученных результатов авторы произвели расчеты: сколько пар «опухоль — нормальная ткань» требуется проанализировать, чтобы найти достоверно мутирующие при раке гены в зависимости от типа рака, частоты мутаций на единицу длины генома при данном типе, частоты мутаций данного гена при данном типе рака. Расчеты показывают, что для 17 из 21 проанализированного типа рака данных еще недостаточно, чтобы выявить гены, мутирующие с частотой не выше 5% от фона. А для 7 типов — даже при частоте не выше 10%. Также определено, что для составления каталога раковых генов, перекрывающих 90% случаев заболевания, требуется проанализировать около 650 пар «опухоль — норма», если средняя частота мутаций составляет ~0,5 на миллион пар оснований ДНК (как при нейробластоме). Или даже около 5300 пар, если частота ~12,9 на миллион (как при меланоме). Всего же, чтобы для ~50 известных типов рака составить каталог соматических мутаций для генов, мутирующих с высокой (>20%) и средней (2-20%) частотой, требуется проанализировать в среднем 2000 пар «опухоль — норма», то есть всего примерно 100 000 пар.

В общем, создание детального каталога раковых генов — важная задача, выполнение которой позволит подбирать оптимальную терапию онкологического заболевания для каждого пациента: воздействия на определенные сигнальные пути или иные процессы, поврежденные в каждом конкретном случае. Такой каталог нужен также для выбора мишеней при разработке противораковых средств, создания новых экспериментальных моделей животных и линий клеток для исследования рака, испытания новых средств и методов лечения.

Источник: Cancer Genome Atlas Network. Collaborators (348). Comprehensive genomic characterization of head and neck squamous cell carcinomas // Nature. 2015. V. 517. P. 576-582.

См. также:
1) Marcin Imielinski et al. Mapping the hallmarks of lung adenocarcinoma with massively parallel sequencing // Cell. 2012. V. 150. P. 1107-1120.
2) Michael S. Lawrence et al. Mutational heterogeneity in cancer and the search for new cancer-associated genes // Nature. 2013. V. 499. P. 214-218.
3) Li Ding & Michael C. Wendl. Differences that matter in cancer genomics // Nat Biotechnol. 2013. V. 31. P. 892-893.
4) Michael S. Lawrence et al. Discovery and saturation analysis of cancer genes across 21 tumour types // Nature. 2014. V. 505. P. 495-501.

Читайте также: