迄今最大猫癌基因图谱揭示与人类肿瘤共享突变

发表在《Science》的一项研究对来自13种猫科癌症的493份肿瘤样本进行癌症相关基因测序,构建了迄今最完整的家猫肿瘤基因图谱。结果显示猫与人类癌症在关键驱动基因与突变谱上高度相似,并提示部分人用抗癌药物或可用于猫的治疗。

一项发表在《Science》上的研究对来自13种不同猫科癌症类型的493份样本进行了癌症相关基因测序,从而获得了迄今最完整的家猫肿瘤基因组(oncogenome)。研究人员分析了家猫的肿瘤样本及其邻近健康组织;这些家猫绝大多数为混种,并来自5个国家。

该研究涉及约20家机构,由遗传学家、肿瘤学家和兽医组成的大型团队对这些猫肿瘤相关的978个基因进行了测序。这些基因在序列与功能上与约1,000个参与人类癌症的基因相似。所分析的肿瘤类型从骨肉瘤到胰腺腺癌不等,并包括多种乳腺癌、淋巴瘤、骨肿瘤、肺癌、皮肤癌,以及脑膜瘤等中枢神经系统肿瘤。

研究人员鉴定出31个在多个样本中发生突变的癌症驱动基因。其中5个(包括经典的人类肿瘤抑制基因TP53PTENFBXW7)在多种肿瘤类型中均为驱动基因。最常发生突变的基因TP53在所分析的全部肿瘤中约33%出现改变。该比例与此前一项人类泛癌研究报告的34%相当。同样地,本研究中20%的猫肿瘤出现PTEN缺失,而既往研究显示该基因在25%的人类癌症中发生缺失。

家猫约90%的基因与人类同源,高于犬或小鼠。研究确定了7个与某些侵袭性乳腺癌类型发生相关的特定基因。其中最常见的驱动基因是FBXW7;超过一半的猫肿瘤在该基因中存在突变。其中一种亚型为所谓三阴性乳腺癌,侵袭性尤强,且在年轻女性中更为常见。在猫中,该亚型极具侵袭性,并与女性三阴性乳腺癌相似。

为检验人用药物是否可能用于患癌宠物猫,研究人员用人类化疗药物(如vincristine和vinorelbine)处理三维猫乳腺癌类器官(organoids),或称肿瘤类器官(tumoroids)。结果发现,某些FBXW7突变会使猫肿瘤类器官对这些药物更敏感,从而支持这样的假设:现有人用化疗药物可能使患癌的猫受益。

研究显示,14%的猫肿瘤携带在人类医学中已有对应药物的突变。这项工作验证了“One Medicine”理念,强调该基因图谱使得利用共享遗传学成为可能:人类医学的已知可帮助兽医学,反之亦然。研究不仅对DNA进行测序,还将同一只猫的肿瘤组织与健康组织进行对照,以排除遗传背景噪声。其质量通过交叉核对技术验证数据,并通过使用3D肿瘤类器官在实验室进行药物测试得到确认。

作者指出,由于研究仅聚焦于1,000个人类癌症基因,可能会遗漏仅存在于猫中的突变。此外,猫遗传变异目录仍处于早期阶段,仍需进一步验证。对于检测到的乳头瘤病毒(papillomavirus),研究人员警告称,感染并不等同于患癌,因为该病毒也见于健康猫;还需要紫外线等协同因素。

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References

  1. 'Remarkable' new cat cancer genome could benefit humans - DW.com · www.dw.com
  2. Scientists study the feline oncogenome and compare it to the human one · sciencemediacentre.es
  3. The largest genetic map of cancer in cats opens the door to treatments shared with humans · english.elpais.com
  4. Pet Cat Tumors Share Genetic Similarities with Human Cancers - The Scientist · www.the-scientist.com
  5. The oncogenome of the domestic cat - Science · www.science.org