암은 악의적인 눈송이와 같다. 각각은 유전자에 고유한 돌연변이 세트를 보유하고 있으며 점차적으로 이를 어두운 면으로 바꾼다. 결국 돌연변이 세포는 이웃에 대한 배려 없이 조직, 장기, 생명을 파괴한다.

 

그러나 그들의 유전적 돌연변이(시그니처)도 그들의 몰락이 될 수 있다. 범죄 현장에 남겨진 지문이나 DNA처럼 우리는 이러한 서명을 사용하여 암세포를 추적하고 무고하고 건강한 세포는 남겨두고 약물로 범인을 잡을 수 있다.

 

핵심은 이러한 서명을 문서화하는 데이터베이스이다. 지문은 대조할 대상이 없으면 소용이 없다. 가계도 조사는 오픈 소스 계보 사이트 없이는 불가능하다. 유사하게, 암과 같은 생물학적 테러리스트를 추적하기 위해 우리는 참조로서 유전적 돌연변이 범인의 전체 장부가 필요하다.

 

우리는 그것을 얻었다. 12,000개 이상의 종양을 대상으로 한 대규모 연구에서 영국 팀은 정상 세포를 암 세포로 발달시키는 유전적 변화를 매핑했다. 보물 창고인 이 데이터 세트는 일반적인 유형의 암에 대한 고유한 유전적 "지문"뿐만 아니라 개인의 역사를 반영하는 희귀한 개별 돌연변이도 포착했다.

 

연구와 그에 따른 카탈로그는 동종 최대 규모이다. 새로운 돌연변이 지도를 이전 연구와 비교하여 팀은 58개의 새로운 돌연변이를 발견하여 암을 유발하는 잠재적인 유전적 변화와 생활 방식 요인에 대한 단서를 제공했다. 다음으로 그들은 데이터베이스의 돌연변이 서명을 새로운 조직 샘플과 일치시키는 알고리즘을 개발하여 암 검진을 위한 전체 범죄 현장 조사 시스템을 구축했다.

 

연구의 주저자인 케임브리지 대학의 세레나 닉 자날(Serena Nik-Zainal) 박사는돌연변이 서명을 식별하는 것이 중요한 이유는 그것이 범죄 현장의 지문과 같아서 암의 범인을 정확히 찾아내는 데 도움이 되기 때문이라고 말했다. "일부 돌연변이 신호는 임상적 또는 치료적 의미가 있다. 특정 약물로 표적이 될 수 있는 이상을 강조하거나 개별 암에서 잠재적인 '아킬레스건'을 나타낼 수 있다."

 

더 터닝

우리 몸에는 약 300억 개의 세포가 있다. 나이가 들면서 각 세포의 게놈은 천천히 DNA 문자를 바꾼다. 

 

Nik-Zainal "지금 내 몸의 모든 세포는 돌연변이를 축적하고 있기 때문에 충분히 오래 산다면 결국 종양으로 발전하는 것은 불가피할 것이다."라고 말했다. “그런데 인간은 300억 개의 세포로 이루어져 있고 모두 돌연변이가 축적되어 있으며 그 중 하나만 내 평생 암에 걸린다는 것을 기억해야한다. 이것은 엄청난 것이다."

 

그렇다면 일부 정상 세포는 왜 나빠지는가?

 

우리는 수십 년 동안 DNA에 대한 복제 편집이 발암성(또는 전암성 유전자)을 켜고 일반적으로 이 과정을 보호하는 유전자를 차단할 수 있다는 사실을 알고 있다. 암세포는 또한 정상 세포보다 더 자주 분열한다. 이러한 발견은 화학 요법 및 면역 요법을 포함한 강력한 치료법으로 이어졌다.

 

그러나 이러한 통찰력은 넓은 붓놀림으로 암의 게놈 풍경을 그리는 것과 같이 비교적 조잡하다. 약간의 개성이 스며든다. 그리고 암의 경우 숙주의 고유성과 유전적 돌연변이의 패턴이 모두 중요하다.

 

돌연변이 서명을 입력하다.

 

여기에서는 세포가 암으로 변할 때 DNA의 정확한 글자의 변화에 초점을 맞춘다. 다른 암 유형은 특정 공통점을 공유하면서 뚜렷한 돌연변이를 가지고 있다. 이러한 서명은 호스트의 습관(: 흡연 여부)과 암 자체(: 손상된 DNA를 복구할 수 없음)를 모두 포착한다.

 

, 돌연변이 서명은 DNA 문자 변화의 특정 패턴을 포착하고 개인의 암에 대한 고도로 개인화된 지문으로 복구한다. 실제 지문과 마찬가지로 다른 사람과 암 사이에는 유사점이 있다. 이 연구는 영리한 경로를 택했다. 첫째, 그들은 서로 다른 장기와 사람들의 암에서 공통적인 특징을 찾아냈다. 그런 다음 그들은 장기 간의 서명을 교차 조사하여 결국 연구의 모든 암에서 공통적으로 나타나는 120개의 주요 돌연변이 서명을 찾아냈다.

 

이 과정은 서로 다른 얼굴의 사진을 찍는 것과 같지만 결국에는 그것들을 함께 혼합하여 특징의 공통점을 찾고 차이점을 강조하는 것과 같다.

 

팀은 엄청난 자산을 가지고 운이 좋았다. 수만 명의 전체 게놈을 시퀀싱한 Genomics England 100,000 Genomes Project이다. 연구에 참여하지 않은 부다페스트 자연 과학 연구 센터의 Dávid Szüts 박사는 "이전의 주요 암 염기서열 분석 프로젝트를 합친 것보다 더 많은 수의 전체 게놈 염기서열을 가지고 있다"고 말했다. "많은 서명 뒤에 있는 메커니즘이 아직 알려지지 않았기 때문에 이 연구는...또한 추가 조사를 위한 비옥한 토대를 제공한다."

 

돌연변이의 무지개

 

모두 함께 팀은 12,222개의 암 샘플에서 단일 또는 이중 DNA 문자 변화를 선별했다. 결과 데이터 세트는 죽여야 할 짐승이었다. 돌연변이 서명을 찾기 위해 그들은 희귀 돌연변이에서 일반적인 돌연변이를 구문 분석하는 계산 방법을 개발했다. 온전성 검사로 팀은 각각 약 3,000개의 암 샘플을 포함하는 2개의 오픈 소스 데이터베이스에서 데이터를 일치시켜 결과를 검증했다.

 

[우리는] "수천 개의 돌연변이를 살펴보았고, 이는 우리에게 환자 샘플 전반의 패턴을 볼 수 있는 많은 힘을 제공한다" Nik-Zainal이 말했다.

 

각 기관에 대해 팀은 5~10개의 공통 서명만 찾았으며, 이는 더 나은 치료를 위해 함께 선택할 수 있는 암의 공통된 스레드를 제안한다. 장기에 걸쳐 서명을 일치시키면서 그들은 58개의 새로운 지문을 발견했는데, 이는 암 돌연변이를 문서화하려는 이전의 세계적인 시도와 비교되었다. 일부는 환자들에게 공통적이었다. 암의 "눈송이"특성을 놀리는 다른 사람들은 더 독특하다.

 

추가 탐정 작업을 통해 그들은 돌연변이 서명의 잠재적 원인을 찾아냈다. 일부 범인은 이미 잘 알려져 있다. 휴식 후 DNA가 스스로 복구하는 능력을 손상시키는 닙턱이다.

 

다른 것들은 더 수수께끼 같은 손상을 드러냈다. 예를 들어, 뇌종양에 대한 신호 중 하나는 놀랍게도 자외선으로 조사된 샘플과 유사했다. 백금에 대한 노출은 난소암, 위암, 유방암을 비롯한 여러 유형의 암과 일치했다. SBS4라고 불리는 또 다른 서명(, 가장 눈에 띄는 이름은 없다)은 담배 사용과 관련이 높지만 유방암 및 결장암과 놀라운 일치와 관련이 있다.

 

색상과 유사하게 돌연변이 서명은 스펙트럼으로 결합될 수 있다. , 다양한 돌연변이 프로파일의 무지개이다. 복잡하게 들린다면 암이 매우 복잡하기 때문이다. 서로 다른 서명은 복잡하고 암을 유발하는 유전적 조리법을 해체하는 데 도움이 될 수 있으므로 이를 이해하고 이를 제어하는 방법을 알 수 있다.

 

다음은?

 

암 게놈을 지문으로 찍는 것은 눈에 잘 띄지 않지만 데이터베이스는 차세대 암 치료법을 추진할 수 있다.

 

정보의 양은 어마어마하다. 저자조차도 추가 분석에 손을 대는 것을 인정했다. 대신, 그들은 새로운 암 유전 데이터를 데이터 세트에 맞추는 알고리즘을 개발하고 출시했다. FitMS 또는 서명 핏 멀티 스텝(Signature Fit Multi-Step)이라고 불리는 이 소프트웨어는 연구와 동일한 접근 방식을 취한다. 먼저 일반적인 서명에 서명을 맞춘 다음 추가 희귀 서명을 식별하기 위해 범위를 확장한다.

 

이 도구는 의사가 새 조직 샘플을 데이터베이스와 일치시킬 수 있도록 무료로 사용할 수 있다. "서명 피팅프로세스는 이론적으로 환자의 암 치료를 진단하고 특정 돌연변이 세트에 맞게 조정할 수 있다.

 

영국 암 연구(Cancer Research UK)의 미셸 미첼(Michelle Mitchell)이 연구는 암이 어떻게 발전했는지, 어떻게 행동하는지, 어떤 치료 옵션이 가장 효과적인지에 대한 단서를 제공하는 데 전체 게놈 시퀀싱 테스트가 얼마나 강력한지 보여준다.

 

이미지 출처: Zita/Shutterstock.com

 
입력 : 2022.04.28 00:00    출처 : https://singularityhub.com/2022/04/26/largest-genetic-study-to-date-unveils-dna-profiles-that-lead-to-cancer/
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