Genoma da seqüência dos cientistas de uma paciente que sofre de cancro

Pela primeira vez, os cientistas descodificaram o ADN completo de uma paciente que sofre de cancro e seguiram sua doença - leucemia myelogenous aguda - a suas raizes genéticas.

Uma grande equipa de investigação no genoma que arranja em seqüência o centro e o centro do cancro de Siteman na Faculdade de Medicina da universidade de Washington em St Louis arranjou em seqüência o genoma do paciente - uma mulher em seu 50s que morreu finalmente de sua doença - e o genoma de suas pilhas da leucemia, para identificar as mudanças genéticas originais a seu cancro.

O estudo é relatado na introdução do 6 de novembro da natureza do jornal.

O trabalho de abertura de caminhos ajusta a fase para usar uma aproximação mais detalhada, genoma-mais larga para desembaraçar a base genética do cancro. “Nosso trabalho demonstra a potência de arranjar em seqüência genomas inteiros para descobrir mutações cancro-relacionadas novas,” diz autor Richard superior K. Wilson, Ph.D., director do genoma da universidade de Washington que arranja em seqüência o centro. “Uma compreensão genoma-larga do cancro, que é agora possível com mais rapidamente, ADN menos caro que arranja em seqüência a tecnologia, é a fundação para desenvolver mais modos eficazes diagnosticar e tratar o cancro.”

Os pesquisadores descobriram apenas 10 mutações genéticas no ADN do tumor do paciente que pareceu ser relevante a sua doença; oito das mutações eram raras e ocorridas nos genes que tinham sido ligados nunca a AML. Igualmente mostraram que virtualmente cada pilha na amostra do tumor teve nove das mutações, e que a única alteração genética que ocorreu menos era freqüentemente provável o último a ser adquirido. Os cientistas suspeitam que todas as mutações eram importantes para o cancro do paciente.

Como a maioria de cancros, AML - um cancro de pilhas deformação na medula - elevara das mutações que acumulam no ADN do pessoa no curso de suas vidas. Contudo, pouco é sabido sobre a natureza precisa daquelas mudanças e como interrompem caminhos biológicos para causar o crescimento descontrolado da pilha que é a indicação do cancro.

Os esforços precedentes para descodificar genomas humanos individuais olharam os pontos comuns da variação do ADN que podem ser relevantes para o risco da doença. O que está golpeando sobre a pesquisa nova é que os cientistas podiam peneirar com os 3 bilhão pares de bases químicas que compo o genoma humano para retirar as mutações que contribuíram ao cancro do paciente.

“Até aqui, ninguém arranjou em seqüência o genoma de um paciente para encontrar todas as mutações que são originais à doença dessa pessoa,” diz o pasto de Timothy do autor principal, o M.D., um hematologist e o Alan A. e professor de Edith L. Wolff de medicina. “Nós não conhecemos o que nós encontraríamos, mas nós sentimos que as respostas porque este paciente teve a AML tiveram que ser encaixadas em seu ADN.”

Até agora, os cientistas envolvidos em estudos genéticos em grande escala do cancro não foram tanto quanto fazer de lado a lado uma comparação completa dos genomas de pilhas normais e de pilhas do tumor do mesmo paciente. Um pouco, os estudos mais adiantados envolveram arranjar em seqüência dos genes com os relacionamentos conhecidos ou suspeitados ao cancro, um método esse as mutações chaves das faltas prováveis.

“A determinação da primeira seqüência completa do ADN de um genoma humano do cancro, e sua comparação com tecidos normais do mesmo indivíduo, são um marco verdadeiro na investigação do cancro,” diz o geneticista Francis Collins, M.D., Ph.D., director anterior do instituto de investigação nacional do genoma humano. “No passado, pesquisadores do cancro “têm olhado sob o poste de luz” para encontrar as causas da malignidade - mas agora a equipe da universidade de Washington iluminou acima a rua inteira. Arrumadores desta realização em uma era nova da compreensão detalhada da natureza fundamental do cancro, e promessa das ofertas grande para a revelação de aproximações novas poderosas ao diagnóstico, à prevenção e ao tratamento.”

Os 13.000 casos calculados de AML serão diagnosticados nos Estados Unidos este ano, e alguns 8.800 morrerão da doença. Ocorre o mais frequentemente entre aquelas a idade 60 ou mais velho e torna-se mais difícil tratar enquanto os pacientes envelhecem. De acordo com a sociedade contra o cancro americana, a taxa de sobrevivência de cinco anos para AML é 21 por cento.

Apesar dos avanços na compreensão genética de muitos cancros, os cientistas aprenderam muito pouco sobre a base genética de AML. “Após anos de estudos genéticos de AML que olha genes do interesse, nós estávamos obtendo não mais perto de descobrir os sustentamentos moleculars da doença,” o pasto diz. “Nós sentimos que com o genoma novo que arranja em seqüência a tecnologia, era agora o momento de tomar uma aproximação do inteiro-genoma.”

Baseado no teste genético com métodos tradicionais no princípio do estudo, o paciente foi conhecido para ter duas mutações que são comuns entre pacientes de AML, um indicador que teve um subtipo típico da doença, e uma de muitas razões pelas quais seu genoma foi seleccionado arranjando em seqüência.

Os pesquisadores arranjaram em seqüência o genoma completo do paciente, significando o ADN de ambos os grupos de cromossomas, usando o material genético obtido de uma amostra da pele. Isto deu aos cientistas uma seqüência do ADN da referência a que poderiam comparar alterações genéticas nas pilhas do tumor do paciente, tomada de uma amostra da medula que fosse compreendida somente de pilhas do tumor. Ambas as amostras foram obtidas antes do tratamento contra o cancro recebido paciente, que pode mais danificar o ADN.

Os cientistas procuraram então as diferenças genéticas - pontos de únicas mudanças baixas no ADN - no genoma do tumor do paciente comparado com seu genoma normal. Das quase 2,7 milhão únicas variações do nucleotide no genoma do tumor do paciente, quase 98 por cento foram detectados igualmente no ADN da amostra da pele do paciente, assim reduzindo o número de variações que exigiram um estudo mais adicional a aproximadamente 60.000.

Usando-se sofisticou o software e ferramentas analíticas, algumas de que os pesquisadores se tornaram especificamente para este projecto, identificaram as 10 mutações (que incluem as duas mutações genéticas previamente conhecidas que são comuns a seu subtipo da leucemia mas não causam directamente a doença) procurando as únicas mudanças do ADN da base que alteraram as instruções para fazer proteínas.

Das oito mutações novas descobertas, três foram encontrados nos genes que actuam normalmente para suprimir o crescimento do tumor. Uma destas mutações está no gene da fosfatase da tirosina de PTPRT, que é alterado freqüentemente no cancro do cólon.

Outros quatro genes transformados parecem ser envolvidos nos caminhos moleculars que promovem o crescimento do cancro. Em particular, uma mutação foi encontrada em uma família do gene que igualmente fosse expressada em células estaminais embrionárias e pudesse ser envolvida com a auto-renovação da pilha. Interessante, a nota dos pesquisadores, auto-renovação é provavelmente uma característica essencial de pilhas da leucemia.

Uma outra alteração do gene parece afectar o transporte das drogas na pilha, e pode ter contribuído à resistência da quimioterapia do paciente.

“Nós ainda estamos analisando o ADN da não-codificação do paciente e esperamo-lo encontrar um número de mutações relevantes adicionais nesta parcela do genoma,” diz Elaine Mardis, Ph.D., autor do co-chumbo do estudo e co-director do genoma que arranja em seqüência o centro. “Mas o papel destas mutações da não-codificação será mais de um desafio a explicar porque nós não compreendemos ainda inteiramente a função desta parte do genoma.”

A equipe igualmente olhou para ver se as oito mutações novas no genoma do tumor do paciente igualmente ocorreram no ADN de amostras do tumor de 187 pacientes adicionais de AML. Nenhuns daqueles tumores tiveram algumas das oito mutações.

“Isto sugere que haja uma quantidade enorme de diversidade genética no cancro, mesmo nesta uma doença,” Wilson diz. “Há provavelmente muitos, muitas maneiras de transformar um pequeno número de genes para obter o mesmo resultado, e nós estamos olhando somente a ponta do iceberg em termos de identificar as combinações de mutações genéticas que podem conduzir a AML.”

Baseado em sua compreensão actual do cancro, os pesquisadores suspeitam que as mutações ocorreram sequencialmente. A primeira mutação deu à pilha uma tendência ligeira para o cancro, e então um por um, as outras alterações genéticas foram adquiridas, com o cada um que contribui algo ao cancro. Uma mutação, no gene FLT3, não estava actual em todas as pilhas do tumor, e suspeitam que era último a ocorrer. “A mutação final pode representar um ponto de derrubada que faça com que as células cancerosas se tornem mais perigosas,” pasto diz.

A equipe está arranjando em seqüência agora os genomas de pacientes adicionais com AML, e igualmente estão planeando expandir a aproximação do inteiro-genoma ao peito e aos câncers pulmonares.

Este tipo de aproximação é exactamente o que é necessário compreender a base genética do cancro, uma primeira etapa essencial a desenvolver terapias visadas, diz Brian Druker, M.D., cuja pesquisa ajudada a identificar a droga visada Gleevec como uma terapia prometedora para a leucemia myelogenous crônica. Druker, director do instituto do cancro da universidade da saúde & da ciência de Oregon e de um investigador do Howard Hughes Medical Institute, não foi envolvido no estudo actual.

“Este esforço da excursão-de-força identificou um pequeno número de mutações nos genes que ninguém previsto, e sua unicidade para este paciente começam a dar nos a um reflexo da complexidade e da diversidade genéticas desta doença,” ele diz. “Embora esta informação não nos diz ainda como tratar pacientes, é uma primeira etapa crítica ao longo desse trajecto. Ajusta a fase para arranjar em seqüência da grande escala de genomas do cancro e desembaraçar o mistério do cancro.”