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进化所包立随副教授在Nature Cancer发表泛癌症基因组复杂结构变异研究新成果

发布者:张川发布时间:2022-07-15浏览次数:398

714日,进化所包立随副教授与美国芝加哥大学Lixing Yang博士在美期间所完成的合作成果:“Starfish infers signatures of complex genomic rearrangements across human cancers”(“Starfish算法推断人类癌症复杂基因组重排的特征”)在国际权威学术期刊《Nature Cancer》(《自然·癌症》,2021影响因子23.177)上在线发表。

  

结构变异作为基因组突变中的一类,其作用在早先的癌症基因组学中往往被忽视。而近年来研究表明,结构变异可以引起大规模的基因组重塑,重排基因组元件的位置、顺序、方向等,对基因组不稳定性、癌症的诱发、进展可起到重大影响。其中,复杂基因组重排是细胞 “灾难性事件”下产生的不同基因组重排的组合,可在一个细胞分裂周期内引起数条染色体碎裂、重连,同时产生成百上千个结构变异,被认为是癌症发生中后果最严重、形式最多样的一种变异类型。但因变异多、机制杂、筛查难,复杂基因组重排的筛查鉴定是癌症基因组学领域的前沿难题,其在不同癌症中的产生机制和发生频率至今尚不明确。

  

包立随博士及其团队开发了一种基于无监督学习和神经网络的复杂基因组重排偶联区段扫描技术 “Starfish”,解决了泛癌症复杂基因组重排的高效识别与注释的技术瓶颈,在37种癌症、共2,428个癌症全基因组中鉴定出6种复杂基因组重排特征,其中3种与已报道的可实验诱导形成的复杂结构变异机制(微核、染色质桥与染色体外DNA)高度一致,而超过半数的复杂基因组重排被归类为其余3种全新特征,为领域内首次报道。研究发现不同的复杂基因组重排具有癌症种类与基因组特征的分布偏好性。其中一种独特的复杂基因组重排特征伴有局部区域的DNA断裂及少量DNA丢失,被命名为”沙漏型染色体碎裂“ (hourglass chromothripsis),在前列腺癌中显著富集,同时与SPOP基因的错义突变紧密关联。本研究成果首次鉴定并解析了复杂基因组重排特征在泛癌基因组中的分布规律和产生机制,为人类癌症的机理研究提供了重要参考。


  

  

全文网址:https://www.nature.com/articles/s43018-022-00404-y