جهش‌های بالقوه سرطان‌زا که در «DNA بی‌ارزش» پنهان شده‌اند، کشف شدند

به گزارش مجله خبری نگار، طبق تحقیقات جدید موسسه تحقیقات پزشکی گاروان، DNA غیر کدکننده - ۹۸٪ از ژنوم ما که حاوی دستورالعمل‌هایی برای ساخت پروتئین نیست - می‌تواند کلید رویکرد جدیدی برای تشخیص و درمان سرطان باشد. این یافته‌ها که در مجله تحقیقات اسید‌های نوکلئیک منتشر شده است، جهش‌هایی را در مناطقی از ژنوم که قبلاً نادیده گرفته شده بودند، آشکار می‌کند که ممکن است در تشکیل و پیشرفت حداقل ۱۲ سرطان مختلف، از جمله سرطان پروستات، سینه و روده بزرگ نقش داشته باشند.

این کشف می‌تواند به تشخیص زودهنگام و درمان‌های جدید مؤثر در برابر بسیاری از انواع سرطان منجر شود.

آماندا خوری، یکی از محققان گاروان و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: «DNA غیرکدکننده زمانی به دلیل عدم عملکرد ظاهری‌اش «DNA بی‌مصرف» نامیده می‌شد. مطالعه ما جهش‌هایی را در این نواحی از DNA یافته است که می‌تواند رویکردی کاملاً جدید و همه‌کاره را برای درمان سرطان ایجاد کند.»

محققان بر جهش‌هایی که بر جایگاه‌های اتصال پروتئینی به نام CTCF تأثیر می‌گذارند، تمرکز کردند. این پروتئین به تا خوردن رشته‌های بلند DNA به شکل‌های خاص کمک می‌کند. در کار قبلی، آنها دریافتند که این جایگاه‌های اتصال، بخش‌های دور از هم DNA را به هم نزدیک می‌کنند تا ساختار‌های سه‌بعدی تشکیل دهند که روشن یا خاموش شدن ژن‌ها را کنترل می‌کنند.

خوری می‌گوید: «ما قبلاً زیرمجموعه‌ای از جایگاه‌های اتصال CTCF را شناسایی کرده‌ایم که «ثابت» هستند - به این معنی که آنها به عنوان لنگر‌هایی در ژنوم عمل می‌کنند و در انواع مختلف سلول وجود دارند. ما فرض کردیم که اگر این لنگر‌ها معیوب شوند، می‌توانند سازماندهی سه‌بعدی طبیعی ژنوم را مختل کرده و به سرطان کمک کنند.»

برای آزمایش این موضوع، محققان یک ابزار یادگیری ماشینی (AI) پیشرفته جدید به نام CTCF-INSITE توسعه دادند که از ویژگی‌های ژنومی و اپی‌ژنومی برای پیش‌بینی اینکه کدام جایگاه‌های CTCF احتمالاً در مجموع ۱۲ نوع سرطان، لنگر‌های پایدار هستند، استفاده می‌کرد. سپس آنها بیش از ۳۰۰۰ نمونه تومور را از بیمارانی که با ۱۲ نوع سرطان تشخیص داده شده بودند و در پایگاه داده کنسرسیوم بین‌المللی ژنوم موجود بود، ارزیابی کردند و دریافتند که لنگر‌های پایدار غنی از جهش هستند.

ونهان چن، نویسنده اول این مطالعه، می‌گوید: «با استفاده از ابزار یادگیری ماشینی خود، جایگاه‌های اتصال ثابت CTCF را در ۱۲ نوع سرطان مختلف شناسایی کردیم. نکته قابل توجه این است که دریافتیم هر نمونه سرطانی حداقل یک جهش در جایگاه اتصال ثابت CTCF دارد.»

خوری اضافه می‌کند: «این مطالعه تأیید کرد که جایگاه‌های اتصال پایدار CTCF، «نقاط داغ جهش» در سرطان‌ها هستند. ما معتقدیم که این جهش‌ها به سلول‌های سرطانی مزیت بقا می‌دهند و به آنها اجازه می‌دهند تکثیر و گسترش یابند.»

این یافته‌ها می‌تواند پیامد‌های گسترده‌ای برای درک و درمان بسیاری از انواع سرطان داشته باشد. پروفسور سوزان کلارک، رئیس آزمایشگاه اپی‌ژنتیک سرطان در گاروان و نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: «بیشتر درمان‌های جدید سرطان باید جهش‌های خاصی را که همیشه در بین انواع تومور مشترک نیستند، با دقت هدف قرار دهند، اما از آنجا که این لنگر‌های CTCF در چندین نوع سرطان مختلف جهش یافته‌اند، ما امکان توسعه رویکرد‌هایی را فراهم می‌کنیم که می‌توانند در چندین سرطان مؤثر باشند.»

محققان اکنون قصد دارند آزمایش‌های بیشتری در مقیاس بزرگ با استفاده از ویرایش ژن CRISPR انجام دهند تا بررسی کنند که چگونه این جهش‌های لنگر، ژنوم سه‌بعدی را مختل می‌کنند و به طور بالقوه در رشد سرطان نقش دارند.

پروفسور کلارک می‌گوید: «اکنون که ما آنچه را که فکر می‌کنیم لنگر‌های ژنومی حیاتی هستند شناسایی کرده‌ایم و نشان داده‌ایم که آنها برای حفظ هموستاز معماری ژنوم مهم هستند، منطقی است که این جهش‌های DNA غیر کدکننده، این هموستاز را در یک سلول سرطانی مختل می‌کنند - فرضیه‌ای که هنگام ویرایش آنها آزمایش خواهیم کرد.» «با نظارت بر تأثیر بعدی، امیدواریم ژن‌ها یا مسیر‌های کلیدی تحت تأثیر جهش‌ها را شناسایی کنیم که می‌توانند به عنوان نشانگر‌هایی برای تشخیص زودهنگام سرطان یا اهدافی برای درمان‌های جدید عمل کنند.»

کلارک می‌گوید: «یافتن این سرنخ‌های پنهان در انبوهی از داده‌ها، نمونه‌ی قدرتمندی از چگونگی پیشبرد تحقیقات پزشکی توسط هوش مصنوعی است. این یک مرز کاملاً جدید در تحقیقات سرطان است و ما مشتاقیم که آن را بیشتر بررسی کنیم.»