研究人员发现了五种癌症共有的显著基因组特征

美国国立卫生研究院的研究人员在五种不同类型的癌症中发现了肿瘤DNA中一个惊人的特征。他们还发现证据表明，这种甲基化特征可能存在于更多类型的癌症中。这种特殊的特征来自一种名为甲基化的DNA化学修饰，它可以像控制电灯开关上的调光器一样控制基因的表达。较高数量的DNA甲基化(高甲基化)，就像研究人员在一些肿瘤DNA中发现的那样，会降低基因的活性。基于这一进展，研究人员希望促进血液测试的发展，可以用于诊断各种癌症的早期阶段，在这个阶段，治疗是最有效的。该研究发表于2016年2月5日分子诊断学杂志．

美国国立卫生研究院(NIH)国家人类基因组研究所(NHGRI)内部研究项目的计算生物学家劳拉·埃尔尼茨基(Laura Elnitski)博士说:“寻找一个独特的基于甲基化的特征就像在松林中寻找一棵云杉树。”“这是一项技术挑战，但我们发现了一种被称为ZNF154的基因周围的甲基化特征升高，这是肿瘤所特有的。”Elnitski博士是基因组功能分析部门的负责人和高级研究员翻译与功能基因组学分支NHGRI。

2013年，她的研究小组在ZNF154周围发现了甲基化标记(或签名)在15肿瘤13种不同器官的类型并认为它可能是普遍的癌症生物标志物。生物标记物是指示疾病存在的生物分子。埃尔尼茨基博士的研究小组利用从实体肿瘤中提取的DNA鉴定出了甲基化标记。

埃尔尼茨基博士说:“在这个发现之后，我的小组里没有一个人睡过觉。”“当我们发现这个候选生物标志物时，我们非常兴奋。这是第一个应用于如此多类型癌症的方法。”

在这项新研究中，他们采取了一系列步骤，发现了结肠癌、肺癌、乳腺癌、胃癌和子宫内膜癌中的甲基化标记。他们表明，所有肿瘤类型和亚型一致地在ZNF154周围产生相同的甲基化标记。

NHGRI科学主任Dan Kastner博士说:“发现甲基化特征是一个非常艰巨和有价值的过程。”他说:“这些发现可能是开发一种检测方法的重要一步，可以通过基因检测来识别早期癌症血液测试．"

美国国立卫生研究院内部测序中心对肿瘤DNA进行了测序，该肿瘤DNA被放大后使用了一种叫做聚合酶链反应(PCR)。埃尔尼茨基博士和她的团队随后分析了结果，发现在不同类型的肿瘤中，ZNF154的甲基化水平升高。

为了验证甲基化增加与癌症之间的联系，埃尔尼茨基博士的团队开发了一个计算机程序，用于观察癌症患者和非癌症患者DNA中的甲基化标记。通过将这些信息输入程序，他们能够预测检测肿瘤DNA的阈值。即使他们将甲基化分子的数量减少了99%，计算机仍然可以检测出混合物中与癌症相关的甲基化标记。由于知道肿瘤经常将DNA释放到血液中，他们计算了血液中循环肿瘤DNA的比例。

下一个步骤

埃尔尼茨基接下来将开始筛查膀胱癌、乳腺癌、结肠癌、胰腺癌和前列腺癌患者的血液样本，以确定低水平循环DNA检测的准确性。癌症患者体内的肿瘤DNA通常占血液循环中所有DNA的1%到10%。该小组指出，当10%的循环DNA含有肿瘤特征时，他们的检出率相当高。因为甲基化可以检测到如此低的水平，它应该足以检测晚期癌症以及一些中期和早期肿瘤，这取决于类型。

Elnitski博士的团队还将与Christina Annunziata医学博士合作，她是女性恶性肿瘤部门的研究员，也是NIH国家癌症研究所(NCI)转化基因组学部门的负责人。他们将测试患有卵巢癌的女性的血液样本，以验证治疗过程中的过程，并确定这种类型的分析是否能改善复发的检测，并最终改善结果。

“卵巢癌在早期阶段很难被发现，也没有成熟的早期检测方法，”阿农齐亚塔博士说。“我们需要一个可靠的生物标志物来检测疾病，当治愈更有可能的时候。我们期待着用DNA甲基化特征来测试Elnitski博士的新方法。”

目前的血液测试只针对已知的肿瘤类型。换句话说，临床医生必须首先找到肿瘤，取出肿瘤样本并确定其基因组序列。一旦已知肿瘤特异性突变，就可以在血液中追踪它们的外观。这种新方法的潜力在于，不需要事先了解癌症，它比结肠镜检查和乳房x光检查等其他筛查方法的侵入性更小，可用于跟踪癌症高危人群，或在治疗期间监测肿瘤的活动。一旦血液检测被开发出来，科学界必须进行研究，以确保它在不存在癌症时不会显示出癌症的存在，或者在存在癌症时漏掉癌症。

埃尔尼茨基博士还不清楚肿瘤和DNA甲基化升高之间的联系。它可能代表细胞正常过程的脱轨，也可能与肿瘤消耗大量能量并绕过抑制生长的细胞过程有关。研究人员也不清楚ZNF154基因的确切功能。

埃尔尼茨基博士说:“我们已经为开发一种诊断测试奠定了基础，这为早期发现癌症、大幅提高多种癌症患者的存活率带来了希望。”