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《自然-通讯》:研究人员鉴定出结肠癌中的基因突变网络

来源:韩国科学技术院 2017-12-09 14:42




韩国高等科学技术学院(KAIST,Korea Advanced Institute of Science and Technology)的研究小组鉴定出结肠肿瘤发生的基因网络原则。这些原则未来将被用于寻找有效抗癌药物的分子靶点。而且,该研究因为使用了系统生物学的方法得到人们的关注,系统生物学恰恰是生物技术(BT)和信息技术(IT)的综合研究领域。

KAIST生物和脑部工程系Kwang Hyun Cho教授领导的研究小组成功地开展了这项研究;研究人员包括Dongkwan Shin博士以及学生研究员Jonghoon Lee和Jeong Ryeol Gong。11月2日,《自然通讯》(Nature Communications)杂志在线发表了此项研究结果。

人类癌症是由基因突变引起的。基因突变的频率因癌症的类型各异而不同------例如,白血病和儿童癌症中只有大约10个突变;但是在成人实体癌中平均有50个突变;由外部因素引发的癌症甚至包含数百个突变(如肺癌)。

世界各地的癌症研究人员正在努力识别病人体内经常发现的基因突变,进而发现重要的癌症诱导基因(称为“驱动基因”),用来开发抗癌药物的靶点。然而,基因突变不仅影响其自身功能,而且通过相互作用影响其他基因。因此,现在的治疗方法局限于靶向少数癌症诱导基因,而没有进一步了解基因网络,所以目前的药物只在少数患者中有效,并且常常导致耐药性。

Cho教授的研究小组利用癌症患者的大规模基因组数据,建立了有关基因相互作用网络中多个基因突变协同效应的数学模型。该模型构建的基础是国际癌症基因组联盟提出的癌症基因组图谱(TCGA)。研究小组成功地通过临床特征,量化了基因网络突变对结肠癌患者群体的影响。

而且,研究人员利用大规模计算机模拟分析,鉴定了肿瘤发生过程中的关键转换现象,这是第一个被识别的隐藏的基因网络原理。临界相变是物质通过相变突然变化的现象。过去,人们无法确定是否存在转换现象,因为在肿瘤发生过程中很难追踪基因突变的序列。 该研究小组采用了基于系统生物学的研究方法发现,如果已知的“驱动基因”突变顺序地紧随其后,那么结肠癌肿瘤的形成就会显示出一个关键的转换现象。研究小组利用自主开发的数学模型,可能研发出一种新的抗癌靶向药物,能够最有效地抑制,在癌症患者当中发现的许多基因突变的影响。特别是,研究人员不仅可以评估“驱动基因”,而且可以评估受基因突变的影响的其他“乘客基因”,以便找到最有效的药物靶标。

Cho教授说:“人们对肿瘤发生过程中许多基因突变的作用知之甚少。”他继续说,“在这项研究中,系统生物学方法首次发现了基因网络的原理,从一个新的角度提出了抗癌药物靶点识别的可能性。” 这项研究是由韩国科学信息通信技术部(Ministry of Science and ICT)和韩国国家研究基金会(NRF)资助的。(生物谷Bioon.com)
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