یک گروه بین‌المللی از دانشمندان با هدف روشن ساختن تاریخ زندگی جهش‌های سرطان‌زا و نحوه تکامل تومورهای سرطانی، حتی قبل از تشخیص آن‌ها، ژنوم بیش از 2500 سرطان منحصر به فرد را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند که این تحقیق به عنوان بخشی از مقالات ویژه منتشر شده در زمینه تجزیه و تحلیل سرطان در کل ژنوم‌ها به طور آنلاین در نشریه Nature در 6 فوریه منتشر شد.

جهش‌هایی که در سلول‌های سوماتیک رخ می‌دهد، یک محرک اصلی در پیشرفت سرطان‌ها است. سلول‌ها به طور مداوم در معرض استرس جهش‌زا قرار دارند و در هر تقسیم سلولی یک تا 10 جهش رخ می‌دهد. اگرچه بیشتر جهش‌ها غیرفعال هستند اما برخی از آن‌ها منجر به تکثیر سرطان‌ها می‌شوند. در حالی‌که پژوهش‌های بسیار زیادی برای درک انواع جهش‌هایی که در ژنوم‌های سرطان ایجاد می‌شوند انجام شده است، در مورد تکامل و پیشرفت آن‌ها اطلاعات کمی وجود دارد.

محققان کنسرسیوم تجزیه و تحلیل پان سرطان ژنوم‌های کل (PCAWG) داده‌های توالی‌یابی کل ژنوم را از میان 2658 سرطان در 38 نوع تومور جمع‌آوری کردند. پس از استانداردسازی در برابر ژنوم انسانی، آن‌ها الگوهای و امضاهای انواع ساختارهای مختلف را در داده‌ها مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. محققان با مشاهده فرآیندهای بازآرایی مبتنی بر همانندسازی که منجر به ایجاد خوشه‌های انواع ساختارهای مختلف در طی زمان می‌شوند، می‌توانند ترتیبی که در آن جهش‌ها رخ می‌دهد و زمان‌بندی نسبی بین آن‌ها را تعیین کنند.

پیتر وان لو، نویسنده مطالعه مشترک که رهبری گروه در آزمایشگاه ژنومیک سرطان در مؤسسه فرانسیس کریک را بر عهده دارد، در بیانیه منتشر شده مؤسسه گفت: “ما نخستین زمان‌بندی‌های جهش‌های ژنتیکی را در میان طیفی از انواع سرطان‌ها ایجاد کرده‌ایم. برای بیش از 30 سرطان ما اکنون می‌دانیم که چه تغییرات ژنتیکی خاصی ممکن است رخ دهد و چه زمانی ممکن است این تغییرات اتفاق بیافتد. رمزگشایی این الگوها بدان معنی است که باید اکنون امکان پیشرفت آزمایش‌های تشخیصی جدید که خیلی زودتر علائم سرطان را مشخص می‌کنند وجود داشته باشد.”

این همکاری بین مؤسسه ولکام سنگر، مؤسسه گسترده MIT و هاروارد، مؤسسه بیگ دیتا در دانشگاه آکسفورد و دانشگاه علوم پزشکی و بهداشت بود.

محققان توانستند با فهرست کردن جهش‌های سوماتیک تجمع‌یافته در طی زمان، تاریخچه زندگی و تکامل ژن‌های جهشی محرک 38 نوع سرطان را بازسازی کنند. با اندازه‌گیری تعداد نسخه‌های آللی در سلول‌های سرطانی، دسته‌بندی انواع اولیه و متأخر کلونال تعریف شد. آن‌ها دریافتند که انکوژنز اولیه بوسیله جهش‌ها در یک مجموعه محدود از ژن‌های عامل سرطان و تعداد نسخه‌های محصولات کروموزومی خاص، مشخص می‌شود.

ایجاد محصولات کروموزومی در میان طیف وسیعی از زمان‌های مولکولی با تفاوت‌های سیستماتیک بین انواع تومورها، رخ می‌دهد. به عنوان مثال در گلیوبلاستوما و مدولوبلاستوما محصولات کروموزومی در اوایل زمان مولکولی رخ می‌دهند در حالی‌که در سرطان‌های ریه، ملانوما و سرطان کلیه پاپیلری، این محصولات در انتهای بازه زمانی مولکولی ایجاد می‌شوند. از طرف دیگر برخی از سرطان‌ها از جمله سرطان‌های پستان، تخمدان و کولورکتال، دوره‌های گسترده‌ای از بی‌ثباتی کروموزومی دارند که نشان‌دهنده زمان‌بندی متغیر است.

در انواع خاصی از تومور به طور مداوم محصولات اولیه یا دیررس مناطق خاص کروموزومی وجود دارد. به عنوان مثال در بین انواع سرطان حذف TP53 یکی از شایع‌ترین جهش‌های شروع‌کننده از جمله در سرطان تخمدان است. و افزایش یک نسخه کروموزوم 7 در 90 درصد تومورهای گلیوبلاستوما عموماً در اوایل بازه زمانی مولکولی اتفاق می‌افتد.

از حدود 47 میلیون جهش نقطه‌ای که مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند، 22 درصد کلونال اولیه و 7 درصد کلونال متأخر بودند. به طور خاص از 5 هزار و 913 جهش نقطه‌ای سرطان‌زا كه موجب شناسایی ژن‌های محرك سرطان می‌شوند، 29 درصد كلونال اولیه و 5 درصد کلونال متأخر بودند. این ارتباط نشان می‌دهد که جهش ها ترجیحاً در اوایل زمان‌بندی مولکولی رخ می‌دهند. این نتایج همچنین نشان می‌دهد که با گذشت زمان و همان‌طور که تومورها پیشرفت می‌کنند، آن‌ها به طور فزاینده‌ای مسیرهای متنوعی را که توسط جهش‌های محرک کمیاب بصورت جداگانه و با تغییرات تعداد کپی‌ها ایجاد می‌شوند را دنبال می‌کنند.

تجزیه و تحلیل زمان‌بندی نشان می‌دهد که جهش‌های محرک اغلب تشخیص را سال‌ها و شاید دهه‌ها به عقب می‌اندازد. به عنوان مثال آدنوکارسینومای تخمدان می‌تواند تا بیش از 10 سال به صورت نهفته باقی بماند.

موریتز گورستونگ نویسنده همکار و رهبر گروه آزمایشگاه زیست‌شناسی مولکولی مؤسسه بیوانفورماتیک اروپا (EMBL-EBI) گفت: “ما آموخته‌ایم که سرطان نقطه پایانی یک روند تکاملی مادام العمر است که سلول‌های ما را تحریک می‌کند. این فرآیند به جهش‌ها در ژنوم سلول‌ها دامن می‌زند.” وی ادامه داد: “این جهش‌ها هرچه عمر خود را می‌گذرانیم رخ می‌دهند و معمولاً هیچ عواقبی ندارند اما برخی اوقات عواقب آن می‌تواند چشمگیر باشد. این روند معمولاً طی چند دهه قبل از تشخیص سرطان به اوج خود می‌رسد، اما در برخی موارد ما توانسته‌ایم تغییراتی را تشخیص دهیم که عمری به اندازه سن بیمار دارند.”

این مطالعه به عنوان بخشی از مجموعه مقالات ویژه منتشر شده توسط Nature در مورد آنالیز پان سرطان کل ژنوم که توسط کنسرسیوم بین‌المللی ژنوم سرطان (ICGC)، اطلس ژنوم سرطانی (TCGA) و پروژه آنالیز پان سرطان کل ژنوم (PCAWG) انجام می‌شود، ارائه شده است.

منبع خبر: scienceboard