會誘發(fā)增加癌癥風險的基因突變

近日，一項刊登在國際雜志BMC Cancer上的研究報告中，來自俄羅斯高等經(jīng)濟研究大學的科學家們通過研究利用機器學習技術鑒別出了兩種最常見的DNA結(jié)構(gòu)：莖環(huán)結(jié)構(gòu)（stem-loops）和四重結(jié)構(gòu)（quadruplexes），這兩種結(jié)構(gòu)會引發(fā)導致癌癥發(fā)生的基因組突變。

早在2000年時，研究人員就開發(fā)出了新一代的測序技術（NGS）來獲取DNA和RNA的核苷酸序列并進行研究，該技術能幫助研究者同時讀取數(shù)百萬個基因組區(qū)域（利用早期的測序技術也可以實現(xiàn)），如今科學家們能夠?qū)⑷祟惢蚪M（遺傳信息）記錄在一個大約3.2Gb的文本文件中。

研究者Maria Poptsova指出，癌癥是一種基因組疾病，當我們對腫瘤組織中的基因組進行測序時，我們就能夠看到一系列不同的突變，這些突變有可能是點突變，也有可能是大規(guī)模的突變；比如，點突變會表現(xiàn)為單一核苷酸的消失或被另外一個核苷酸所替代；而大規(guī)模的突變則主要表現(xiàn)在部分基因組（從幾個到幾百萬個核苷酸不等）被剔除、逆轉(zhuǎn)、復制或插入到不同的基因組區(qū)域，由于這些重排，基因組斷點（genome breakpoints）就會出現(xiàn)。

文章中，研究者就利用機器學習的技術調(diào)查了上述兩種DNA二級結(jié)構(gòu)對基因組斷點的影響效應，研究者發(fā)現(xiàn)，在10種癌癥類型超過2000個基因組中會出現(xiàn)大約50萬個基因組斷點，隨后研究者開始尋找這些基因組熱點區(qū)域，其被認為是頻繁和反復重新排列的區(qū)域，換句話說，也就是風險區(qū)域。研究者表示，似乎莖環(huán)結(jié)構(gòu)模型能夠較好地解釋血液、大腦、肝臟和前列腺癌的斷點熱點特性，而四重結(jié)構(gòu)則能夠較好地解釋骨骼、乳腺、卵巢、胰腺和皮膚癌的熱點特性。

斷點的出現(xiàn)或許并不能通過DNA的二級結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響來進行**解釋，但其所占的比例至少為20%-30%，研究者認為，DNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu)和四重結(jié)構(gòu)對斷點進化的影響或許依賴于組織的類型，而后者則能通過表觀遺傳學因素所確定。研究者Maria Poptsova說道，目前基因組上有多種生物標志物能夠有效區(qū)分不同類型的組織，我們正在研究DNA二級結(jié)構(gòu)和表觀遺傳學標志物之間的關聯(lián)，如今有研究人員已經(jīng)觀察到了DNA二級結(jié)構(gòu)和表觀遺傳學標記對點突變的影響，因此本文中研究人員重點分析了斷點的熱點區(qū)域，同時**研究確定了上述兩種DNA二級結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響。

最后研究者表示，未來DNA的四重結(jié)構(gòu)或能用作開發(fā)新型療法的潛在靶點，如果藥物治療能夠使其更加穩(wěn)定的話，端粒酶或許就無法在癌細胞中發(fā)揮作用，這樣癌細胞就會變得非常脆弱了。