最近，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出了一種分析癌細(xì)胞雜亂基因組的新方法，使研究人員首次能夠同時識別兩種不同類型的癌癥相關(guān)基因變化，并確定兩者之間的聯(lián)系。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計算生物學(xué)系副教授馬建（音譯，Jian Ma）稱，他的這種新算法——稱為Weaver，可能成為一種重要的工具，用于確定癌細(xì)胞內(nèi)致病DNA變化之間的相互作用。馬建博士早年畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)計算機(jī)科學(xué)專業(yè)，2006年在賓夕法尼亞大學(xué)獲計算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位，曾在加州大學(xué)圣克魯茲分校從事博士后研究，2015年8月至2015年1月，任伊利諾伊大學(xué)香檳分校副教授，2016年1月至今為卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計算生物學(xué)系副教授。主要致力于開發(fā)新型計算方法，來探索人類基因組，整合比較基因組學(xué)來確定不同的基因組變化，以研究它們對于基因組功能、染色質(zhì)和核基因組結(jié)構(gòu)和基因調(diào)控的影響，研究成果多次刊登在Cell、Genome Biology、PNAS、Scientific Reports、Nature Biotechnology等國際學(xué)術(shù)期刊。

計算機(jī)科學(xué)學(xué)院計算生物學(xué)系主任Robert F. Murphy教授指出：“這項(xiàng)工作采用了一種嚴(yán)格而簡潔的方式，更好地反映了個別癌癥進(jìn)化過程中發(fā)生的基因變化。對此有一個更清晰的認(rèn)識，可以幫助我們識別某些特性，如對藥物的反應(yīng)，可以區(qū)分癌癥，并可能有助于開發(fā)更多的個性化治療。”

馬博士和他以前在伊利諾伊大學(xué)香檳分校的博士生Yang Li一起，將這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在了《Cell Systems》雜志。馬博士說：“一個健康細(xì)胞的遺傳密碼體現(xiàn)在23對染色體上，但在腫瘤細(xì)胞中，它完全是混雜的。”眾所周知，許多癌癥可引起染色體的多個副本，這種類型的突變稱為非整倍體。同樣，癌細(xì)胞也經(jīng)歷了另一種類型的突變，稱為結(jié)構(gòu)變異，其中染色體內(nèi)的DNA序列被重新排列和復(fù)制。

這兩種基因變化都可能發(fā)生在同一個細(xì)胞內(nèi)，但直到現(xiàn)在，必須使用單獨(dú)的技術(shù)來進(jìn)行量化。然而，Weaver能夠使用相同的輸入——全基因組測序數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行這些分析。同時進(jìn)行這些分析的優(yōu)勢在于，研究人員現(xiàn)在可以看到非整倍性是如何受結(jié)構(gòu)性變化影響的，反之亦然。當(dāng)分析單獨(dú)完成時，這些相互作用是難以識別的。

Weaver使用一種概率圖解模型——稱為Markov Random Field，使研究人員能夠可視化基因突變的數(shù)量，又能可視化它們彼此是如何相互連接的。馬博士說：“這使我們對于癌癥基因組的復(fù)雜性，有了更好的了解。”這可能有助于研究人員更好地描述癌癥，或了解哪些基因變化組合可能會影響同一類型癌癥或不同類型癌癥的癌癥行為。

馬博士說，他預(yù)計Weaver可能為Cancer Genome Atlas (TCGA)研究提供有用的見解， TCGA是國家癌癥研究所和國家人類基因組研究所之間的一個合作項(xiàng)目，描述了來自11000多名患者的腫瘤組織和正常組織的基因組?？捎玫?/span>TCGA數(shù)據(jù)集包括33種不同類型的腫瘤基因組。

馬博士和Yang Li將Weaver應(yīng)用于來自TCGA的兩種癌細(xì)胞系和卵巢癌的全基因組測序數(shù)據(jù)。在卵巢癌樣本的情況下，Weaver確定了一個特定類型的結(jié)構(gòu)變化所引起的復(fù)制染色體區(qū)域，這是以前沒有報道過的一種關(guān)聯(lián)。

隨著基因組測序技術(shù)的迅猛發(fā)展，癌癥基因組研究取得了一系列研究進(jìn)展。2014年11月，Cancer Research雜志發(fā)表的一項(xiàng)新研究，鑒定了四百多個癌癥基因組測序中的“盲點(diǎn)”，這些沒有充分測序的區(qū)域隱藏有致癌性的基因突變。

2015年4月，《自然通訊》（Nature Communications）雜志上的一項(xiàng)研究表明，基因只能部分解釋40%確診罹患最常見非霍奇金淋巴瘤形式的患者治療一度起效但又最終失效的原因。癌細(xì)胞表觀基因組的整體改變開啟了應(yīng)當(dāng)關(guān)閉的正?；颍ɑ蚴欠催^來關(guān)閉了應(yīng)當(dāng)開啟的正常基因），是決定疾病進(jìn)展的一股強(qiáng)大動力。

2015年6月，來自芬蘭赫爾辛基大學(xué)和瑞典卡羅琳斯卡學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了在癌癥中人類調(diào)控基因組內(nèi)從前未確定特征的一些突變模式。研究論文發(fā)布在《自然遺傳學(xué)》（Nature Genetics）雜志上。