医学誌　ＣＥＬＬ　に報告された論文によると、ウェイル・コーネル大学とニューヨークゲノムセンターの研究者が率いる多施設チームからの新しい研究によると、癌細胞は複雑であるが異なるパターンでDNAを再配列、コピー、および削除します。研究者らは、ヒト腫瘍からの約3,000のゲノム配列を分析するための洗練された新しいアルゴリズムを開発しました。

Distinct Classes of Complex Structural Variation Uncovered across Thousands of Cancer Genome Graphs
Kevin Hadi　ＣＥＬＬ　VOLUME 183, ISSUE 1, P197-210.E32, OCTOBER 01, 2020

科学者たちは、癌細胞がDNAの変化を蓄積することを長い間知っていましたが、ゲノム構造の変化を研究することは特に困難でした

DNAは、その維持機構が故障すると、癌細胞はDNA構造の大小の変化を蓄積し、細胞が成長し、増殖し、体の自然な抗腫瘍防御から逃れるのを助けます。腫瘍の大部分では、多くの種類の癌にわたって、これらの構造変化がゲノムの大部分に影響を及ぼします。ここに注目したのが本論文です。

主任研究者のイミエリンスキー博士の研究室は、DNA配列のコピー数と再配列の変化を同時に推測する新しい計算アルゴリズムを開発しました。次に、ニューヨークゲノムセンター、フレッドハッチンソンがん研究センター、NYUメディカルスクール、メモリアルスローンケタリングがんセンターと共同でシーケンスされた500を超えるサンプル（さまざまな種類の腫瘍からの2,778の全ゲノムシーケンス）にそのアルゴリズムを適用しました。この研究には、ニューヨーク大学のクーラン数理科学研究所のチーム、ブロード研究所、MIT、カリフォルニア大学サンフランシスコ校、ロックフェラー大学とコロンビア大学と続々と研究支援がとどきました。

アルゴリズムは、複雑なゲノム再配列の3つの新しいクラスを明らかにしました。この分野で確立された慣習に従い、科学者たちは新しいクラスにギリシャ語の説明的な名前を付けました。リグマ、または断層のような再配列は、複数のDNA欠失で構成され、ゲノムの脆弱な領域に関連付けられる傾向があります。食道癌およびバレット食道と呼ばれる前癌状態からの細胞は、リグマを蓄積する傾向があります。ピルゴ、または塔のような変化は、多くの場合、卵巣癌、乳癌、または前立腺癌細胞のゲノムの調節領域へのDNAセグメントの複数の挿入を伴います。最後に、台風は台風に似た劇的な変化であり、大きなゲノム領域全体にDNA配列の多数のコピーを散乱させます。

イミエリンスキー博士と彼の同僚は、彼らのアルゴリズムをより多くの腫瘍ゲノムに適用し、再配列の追加のクラスを特定することを望んでいます。彼らはまた、個々の臨床例を分析するために彼らのアプローチを適応させています。DNAシーケンスのコストが下がり、研究者が調査結果を検証するにつれて、腫瘍学者はすぐに患者の腫瘍の全ゲノムシーケンスを使用して治療をカスタマイズできるようになる可能性があります。

近い将来に、このアルゴリズムは、人工知能のコアとして日常診療に生かされるでしょう