通过分析数千名患者的数据，普林斯顿大学的研究人员已经确定了子宫癌、结直肠癌或皮肤癌患者经常发生的基因突变——这是利用基因组序列更好地了解癌症并指导新治疗的重要一步。
许多基因故障在癌症中很常见，科学家们正在努力区分那些直接与癌症的最初生长和扩散有关的基因故障。这种疾病的复杂性和基因组的普通功能使其成为一个难题。然而，研究人员一直在将数据科学的进步应用于新的基因数据收集，以解决癌症如何发展的问题。
这篇论文的资深作者、普林斯顿大学计算机科学教授、刘易斯-西格勒综合基因组学研究所(Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics)的莫娜·辛格(Mona Singh)说:“任何个体的癌症都会发生大量突变。”“癌症基因组学的一个主要问题是，从这个巨大的突变海洋中找出，哪些突变实际上是癌症发生的原因，哪些是癌症发展的原因。”
在6月28日发表在《公共科学图书馆计算生物学》(PLOS computing Biology)杂志上的一项研究中，辛格的研究小组通过对在基因表达调控和其他细胞过程中发挥关键作用的一大组基因的突变进行排序，解决了这个问题。这些基因被称为锌指基因，因为它们有一个涉及锌离子的蛋白质结构。研究人员使用癌症基因组图谱检测了这些基因的突变，其中包括来自32种癌症类型的1万多个肿瘤样本。
该论文的第一作者丹尼尔·门罗(Daniel Munro)说，研究人员能够利用这些基因的相似性，找到破坏蛋白质结构、导致细胞功能受损的常见癌症突变。
“它让我们能够识别模式，因为我们可以同时观察许多不同的蛋白质，”刘易斯-西格勒综合基因组研究所(Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics)的研究生门罗说。前辛格实验室博士后研究员、现任内布拉斯加大学奥马哈分校(University of Nebraska Omaha)助理教授的达里奥·盖尔西(Dario Ghersi)也是论文的作者之一。
癌细胞分裂速度很快，而且常常缺乏DNA修复机制，导致与正常细胞相比突变率很高。因此，研究人员测试了他们检测到的突变是否比偶然发生的频率更高——这是评估结果意义的一个重要检查。他们计算了每个癌症患者锌指基因的总体突变率，发现两个影响锌指区域氨基酸9和11的位点的突变率高于这个背景水平。
在其他的对照分析中，研究小组还将氨基酸9和11的突变率与已知的在特定癌症类型的基因组中普遍存在的“突变特征”的突变率进行了比较。尽管这种突变在这些癌症中很常见，但锌指结构域的氨基酸9突变发生的频率几乎是子宫癌和直肠癌突变频率的10倍。
研究进一步表明，在其他癌症类型中，锌指基因的突变比基因组的总体突变要多。辛格说:“总的来说，研究结果有力地证明，锌指基因是癌症基因失调的主要原因。”
辛格说，她希望这些研究结果将有助于指导实验室研究，并在理解癌症机制方面取得进展。
她说:“我们希望其他人能跟进这项工作。”
这项研究得到了美国国家科学基金会(National Science Foundation)、美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)、内布拉斯加州和内布拉斯加州研究计划(Nebraska research Initiative)的部分支持。