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癌症基因组分析与驱动基因突变

时间:2018-06-28 21:23:13

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时隔好久再次动笔。

癌症基因组的分析内容如下:

其中驱动基因突变是很重要的热点方向。

驱动基因突变定义:体细胞突变,为癌细胞生长带来优势,在克隆发展过程中起到不可替代的关键作用,受正向选择。

研究难点:癌症基因组中99%突变是乘客突变(passenger mutation),加上测序错误等因素,真正找到癌症的突变基因还是很有很难的。

所以现在寻找肿瘤驱动基因突变的方法有如下3种:

1. 驱动基因已知数据库:a. CGC(Cancer Genomic Census): COSMIC的驱动基因数据库,现阶段有699个驱动基因。分为Tie1(明确的数据证明此基因与癌症活动有关)和Tie2(潜在目标,很少数据证明)。

b.MDG125:发现125个突变基因(Multi-driver gene),71个TSG和54个oncogene。

原癌基因:具有热点突变区域,区域内反复出现相同突变,突变会激活基因进而增加细胞的选择性生长优势

抑癌基因:突变散布在整个基因内,一般没有热点区域,通过截短突变使基因失去活性。

c. SMG127:是利用TCGA数据库中12种癌症的3281例样本,结合MuSiC软件的预测结果(高频突变)和转录组数据(过滤低表达),最终发现127个可靠的驱动基因。

d. CDG291:12个癌症的3205个样本,利用4种不同模式对驱动基因进行预测,最后找出291个可信癌症驱动基因以及144个候选驱动基因。

2. 寻找驱动基因——基于SNV的研究

(基于碱基突变)

寻找方法:通过构建分析模型,寻找与驱动突变相关的“信号”。

a. 模型1:高频基因突变(SMG),用MuSiC/MutsigCV软件。

b. 模型2:功能缺陷基因(对基因功能影响的打分),用OncodriveFM软件。

c. 模型3:成簇突变基因(空间上:功能获得性突变:往往蛋白的某些特定区域聚集形成突变簇),用OncodriveCLUST软件。

3. 寻找驱动基因——基于CNV研究

获得事件:原癌基因拷贝增加

丢失事件:抑癌基因拷贝减少或丢失

大量CNV都是随机发生,并不受选择。利用GISTIC软件鉴定肿瘤样本反复出现的高频CNV,并通过高频CNV找出与肿瘤发生发展的相关基因。

高频CNV分类

a. 染色体水平(arm-level):峰范围广(>25%染色体长度),包含基因多

b. Focal水平:峰范围窄,包含基因只有少数几个

CNV案例1:CNV影响肿瘤免疫治疗(Science)

文章发现细胞分化主要与Focal CNV有关,表示无限增殖与特定基因相关。然而,免疫应答逃脱与arm-level CNV有关,提示免疫逃逸与大量基因数目失衡有关。

CNV案例2:结直肠癌肿瘤异质性驱动事件研究——CNV的重要性

肿瘤间异质性(inter-):CRC的原发瘤和转移瘤间的SNV一致,但CNV不一致。

肿瘤内异质性(intra-): 一个CRC肿瘤内的高频突变找到P53和APC两个基因的SNV分布一致。但高频CNV找到的多个候选突变基因的CNV分布不一致。

CNV案例3:食管鳞癌机理研究

a. 利用704例测序数据,通过高频突变分析,发现20个候选驱动基因(出现在93%的样本中),其中MIL12等12个驱动基因已被证实。两个新发现的CUL3和RBPJ与肿瘤相关(+湿实验:敲除实验验证)

b. 97%样本出现CNV,发现57个高频CNV。这些高频CNV包含的基因30%与癌症有关,作者通过功能筛选,发现EGFR、BRD9等6个基因与肿瘤有关。

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