Program The Cancer Genome Atlas (TCGA) ma na celu zidentyfikowanie zmian zachodzących w guzach na poziomie DNA, RNA, białek oraz na poziomie epigenetycznym. Do tej pory w ramach tego programu przeanalizowano tysiące rozlicznych guzów. Naukowcy z TCGA postanowili opracować nowy projekt nazwany Pan-Cancer Initiative. Projekt ten w oparciu o dane z TCGA ma na celu porównanie między sobą molekularnych aberracji występujących w różnych typach nowotworów.

„Przez lata badając guzy skupialiśmy się na badaniu tylko jednego typu nowotworu w jednym czasie, jednak istnieją pewne sieci powiązań, które można zauważyć badając związki pomiędzy różnymi typami nowotworów. Znajdując podobieństwa pomiędzy nowotworami wywodzącymi się z różnych tkanek możemy wysnuć ważne wnioski na temat ich leczenia.” - mówi Josh Stuard jeden z organizatorów Pan-Cancer Initiative.

Na przykład, niektóre typy raka pęcherza wykazują podobieństwo do raka płuc czy głowy, odkrycie źródła tych podobieństw może otworzyć drogę dla nowych terapii.

Dotychczas w ramach Pan-Cancer Initiative porównano 12 różnych typów nowotworów. Na łamach magazynu Nature pojawiły się pierwsze publikacje opisujące wyniki przeprowadzonych analiz. W jednaj z prac, badacze pod kierownictwem Chrisa Sandera, przeanalizowali 3299 guzów, należących do 12 typu nowotworów. Przeprowadzone analizy doprowadziły naukowców to wniosku, iż liczba zmian prowadzących do nowotworzenia jest ograniczona oraz, iż guzy można sklasyfikować w grupy niezależnie od tego z jakiej tkanki się wywodzą.

Podstawą podziału na grupy była analiza zmian genetycznych i epigenetycznych. Stworzono w ten sposób dwie główne kategorie: pierwsza to guzy z mutacjami genetycznymi natomiast druga, to guzy ze zmianami nazwanymi copy number alterations (CNAs) czyli zmianami w liczbie kopii fragmentów DNA. Te dwie główne kategorie dalej podzielone zostały na mniejsze podklasy.

Choć nie ma wątpliwości, że to z jakiej tkanki wywodzi się dany nowotwór jest ważnym czynnikiem, konieczne jest szersze spojrzenie na problem. Na podstawie uzyskanych wyników mogą zostać opracowane bardziej zindywidualizowane terapie, w których np. te same leki będą stosowane w różnych typach nowotworów, ale posiadających analogiczne zmiany genetyczne.

W innych badaniach pod kierownictwem Rameen Beroukhim, naukowcy analizowali zmiany typu copy number alterations (CNAs) i to w jaki sposób wpływają one na rozwój raka. Przeanalizowano 4934 guzy pośród 11 różnych typów nowotworów. Zidentyfikowano 140 miejsc, w których wariacje typu zmian w liczbie kopii fragmentów DNA (CNAs) zachodzą najczęściej, dokładnie określając znajdujące się w tych rejonach geny, które przyczyniają się do formowania raka. 104 spośród tych genów nie było wcześniej wiązanych z powstawaniem raka.

Odkryto również, że podwojenie całego materiału genetycznego (które obserwowano w 37% nowotworów), jest powiązane ze zwiększoną częstotliwością występowania zmian typu CNAs.

Analizy te zidentyfikowały geny ważne podczas zapoczątkowania onkogenezy, mogące służyć jako potencjalne cele dla terapii.

W najnowszej publikacji z cyklu badań prowadzanych w ramach Pan-Cancer Initiative, naukowcy przedstawiają wyniki analiz występowania mutacji punktowych oraz małych insercji i delecji w badanych 12 typach nowotworów (przeanalizowano geny 3281 guzów). Zidentyfikowano 127 najczęściej zmutowanych genów. Analizy wykazały, że zmutowane geny powszechnie występujące w jednym typie nowotworu były obecne również w innych pozornie niepowiązanych typach. Wykryto również mutacje charakterystyczne tylko dla jednego typu nowotworu.

Jak twierdzi Li Ding, kierownik grupy badawczej, takie analizy mogą przyczynić się do stworzenia metod diagnostycznych, które będą badały występowanie mutacji w szerokiej gamie genów (idealnie we wszystkich genach rakowych) i mogłyby to się stać standardową procedurą diagnostyczną dla większości nowotworów. Wyniki takich badań dałyby możliwość stworzenia bardziej zindywidualizowanej terapii dla pacjenta.

Odkryto również, że średnia liczba genów zmutowanych w poszczególnych nowotworach to 2 do 6, co jest stosunkowo niewielką liczbą biorąc pod uwagę, że komórki bezustannie, przez lata akumulują mutacje.

Przedstawione analizy są możliwe dzięki nowym wysokowydajnym metodom sekwencjonowania genomu i obniżeniu kosztów takich badań, co umożliwiło zebranie danych dotyczących tysięcy nowotworów.

Zademonstrowane wyniki to dopiero początek, w najbliższym czasie pojawią się kolejne publikacje przedstawiające wyniki następnych analiz. Oprócz tego naukowcy pracują dalej i chcą poszerzyć ilość przeanalizowanych typów nowotworów (dane zebrane przez TCGA zawierają informacje dotyczące 20 różnych typów nowotworów).

Planowane jest również poszerzenie projektu na skale międzynarodową, w ramach czego będą analizowane dane z TCGA oraz innych programów zajmujących się problematyką raka na całym świecie.

Uczeni mają nadzieję, że wyniki ich badań przyczynią się do nowego, ulepszonego leczenia raka. Jednym z celów jest znalezienie biomarkerów, które mogą być wykorzystane do badania szerokiej gamy typów nowotworów, w celu zweryfikowania, która terapia będzie najbardziej skuteczna. Otrzymane wyniki mogą również wskazać cele dla stworzenia nowych terapeutyków.

Katarzyna Stankiewicz