Untuk pertama kalinya, para ilmuwan telah diterjemahkan DNA lengkap dari seorang pasien kanker dan menelusuri penyakit nya - leukemia akut myelogenous - ke akar genetik.
Sebuah tim besar penelitian di Pusat Sekuensing Genom dan Pusat Siteman Cancer di Washington University School of Medicine di St Louis sequencing genom pasien - seorang wanita berusia 50-an yang akhirnya meninggal karena penyakitnya - dan genom sel-sel leukemia nya , untuk mengidentifikasi perubahan genetik unik untuk kanker.
Studi ini dilaporkan dalam edisi 6 November dari jurnal Nature.
Pekerjaan perintis set panggung untuk menggunakan, lebih komprehensif genome pendekatan untuk mengungkap dasar genetik kanker. "Pekerjaan kami menunjukkan kekuatan sekuensing seluruh genom untuk menemukan kanker terkait mutasi baru," kata penulis senior Richard K. Wilson, Ph.D., direktur dari Washington University Center Sekuensing Genom. "Sebuah pemahaman genome kanker, yang sekarang dapat dilakukan dengan lebih cepat, lebih murah teknologi DNA sequencing, adalah dasar untuk mengembangkan lebih banyak cara efektif untuk mendiagnosa dan mengobati kanker."
Para peneliti menemukan hanya 10 mutasi genetik dalam DNA tumor pasien yang tampaknya relevan dengan penyakit nya, delapan dari mutasi langka dan terjadi dalam gen yang belum pernah terkait dengan AML. Mereka juga menunjukkan bahwa hampir setiap sel dalam sampel tumor itu sembilan dari mutasi, dan bahwa perubahan genetik tunggal yang lebih jarang terjadi adalah kemungkinan terakhir yang diperoleh. Para ilmuwan menduga bahwa semua mutasi yang penting untuk kanker pasien.
Seperti kebanyakan kanker, AML - kanker dari sel-sel pembentuk darah di sumsum tulang - muncul dari mutasi yang terakumulasi dalam DNA orang selama hidup mereka. Namun, sedikit yang diketahui tentang sifat yang tepat dari perubahan-perubahan dan bagaimana mereka mengganggu jalur biologis untuk menyebabkan pertumbuhan sel yang tidak terkendali yang merupakan ciri khas kanker.
Sebelumnya upaya untuk memecahkan kode genom manusia individu telah melihat poin umum variasi DNA yang mungkin relevan untuk risiko penyakit. Apa yang mencolok tentang penelitian baru adalah bahwa para ilmuwan mampu menyaring melalui 3 miliar pasang basa kimia yang membentuk genom manusia untuk menarik keluar mutasi yang memberikan kontribusi untuk kanker pasien.
"Sampai sekarang, belum ada yang diurutkan genom pasien untuk menemukan semua mutasi yang unik untuk penyakit orang itu," kata penulis Timothy Ley, MD, seorang ahli hematologi dan A. Alan dan Edith L. Wolff Profesor Kedokteran. "Kami tidak tahu apa yang kita akan menemukan, tetapi kami merasa bahwa jawaban mengapa pasien ini memiliki AML harus tertanam dalam DNA-nya."
Untuk saat ini, ilmuwan yang terlibat dalam skala besar studi genetik kanker belum pergi begitu jauh dengan melakukan perbandingan sisi-by-side penuh dari genom sel normal dan sel-sel tumor dari pasien yang sama. Sebaliknya, kebanyakan studi sebelumnya telah melibatkan urutan gen dengan hubungan yang diketahui atau diduga kanker, sebuah metode yang mungkin merindukan mutasi kunci.
"Penentuan urutan DNA lengkap pertama dari genom kanker manusia, dan perbandingan untuk jaringan normal dari individu yang sama, adalah tengara yang benar dalam penelitian kanker," kata ahli genetika Francis Collins, MD, Ph.D., mantan direktur Human Genome Research Institute Nasional. "Di masa lalu, peneliti kanker telah 'mencari di bawah tiang lampu' untuk menemukan penyebab keganasan -. Tapi sekarang tim dari Washington University telah menerangi seluruh jalan Prestasi ini mengantar era baru pemahaman yang komprehensif tentang sifat dasar kanker, dan menawarkan janji yang besar bagi pengembangan pendekatan baru yang kuat untuk diagnosis, pencegahan dan pengobatan. "
Sebuah diperkirakan 13.000 kasus AML akan didiagnosis di Amerika Serikat tahun ini, dan beberapa 8.800 akan meninggal akibat penyakit tersebut. Hal ini terjadi paling sering di antara mereka yang usia 60 atau lebih dan menjadi lebih sulit untuk memperlakukan sebagai pasien usia. Menurut American Cancer Society, lima tahun tingkat kelangsungan hidup untuk AML adalah 21 persen.
Meskipun kemajuan dalam pemahaman genetik kanker, para ilmuwan telah belajar sedikit tentang dasar genetik dari AML. "Setelah bertahun-tahun studi genetik dari AML melihat gen dari bunga, kami tidak mendapatkan lebih dekat untuk mengungkap dasar-dasar molekuler penyakit," kata Ley. "Kami merasa bahwa dengan teknologi sekuensing genom baru, sekarang adalah waktu untuk mengambil pendekatan genom utuh."
Berdasarkan pengujian genetik dengan metode tradisional di awal penelitian, pasien diketahui memiliki dua mutasi yang umum di antara pasien AML, indikator ia memiliki subtipe yang khas dari penyakit, dan salah satu alasan mengapa genom nya dipilih untuk sekuensing.
Para peneliti sequencing genom penuh pasien, berarti DNA dari kedua set kromosom, menggunakan bahan genetik yang diperoleh dari sampel kulit. Hal ini memberikan para ilmuwan urutan DNA referensi yang mereka dapat membandingkan perubahan genetik dalam sel-sel tumor pasien, diambil dari sampel sumsum tulang yang hanya terdiri dari sel tumor. Kedua sampel diperoleh sebelum pasien menerima pengobatan kanker, yang selanjutnya dapat merusak DNA.
Para ilmuwan kemudian mencari perbedaan genetik - hal perubahan basa tunggal dalam DNA - dalam genom tumor pasien dibandingkan dengan genom normal. Dari hampir 2,7 juta varian nukleotida tunggal dalam genom tumor pasien, hampir 98 persen juga terdeteksi dalam DNA dari sampel kulit pasien, sehingga mempersempit jumlah varian yang diperlukan studi lebih lanjut untuk sekitar 60.000.
Menggunakan perangkat lunak yang canggih dan alat-alat analisis, beberapa peneliti yang dikembangkan secara khusus untuk proyek ini, mereka mengidentifikasi 10 mutasi (termasuk dua mutasi genetik sebelumnya dikenal yang umum untuk subtipe leukemia tapi tidak secara langsung menyebabkan penyakit) dengan mencari tunggal dasar DNA perubahan yang mengubah instruksi untuk membuat protein.
Dari novel mutasi delapan ditemukan, tiga ditemukan pada gen yang biasanya bertindak untuk menekan pertumbuhan tumor. Salah satunya adalah mutasi pada gen tirosin fosfatase PTPRT, yang sering diubah pada kanker usus besar.