加文醫學研究所（Garvan Institute of Medical Research）的研究表明，占我們基因組98%的非編碼DNA（以前被認為是”垃圾”）可能在癌症診斷和治療中起著至關重要的作用。

研究發現，這些區域的突變與12 種不同的癌症類型有關。這些突變發生在CTCF蛋白的結合位點上，而這些位點對於維持基因組的三維結構至關重要。這些位點的破壞可能會導致癌症的發生。研究結果表明，針對這些不同癌症的共同突變，有可能找到一種通用的癌症治療方法。

根據加文醫學研究所（Garvan Institute of Medical Research）的一項新研究，非編碼DNA–占我們基因組的98%，不包含製造蛋白質的指令–可能是新的癌症診斷和治療方法的關鍵。這些研究結果發表在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）雜誌上，揭示了先前被忽視的基因組區域中的突變，這些突變可能導致至少12 種不同癌症的形成和發展，包括前列腺癌、乳腺癌和結腸直腸癌。

這項發現可能會帶來早期診斷和對多種癌症有效的新療法。

「非編碼DNA由於明顯缺乏功能，曾一度被視為’垃圾DNA’，該研究的共同通訊作者、加萬研究官阿曼達-庫裡（Amanda Khoury）博士說。”我們的研究發現，這些DNA區域的突變可能為癌症治療開闢一種全新的通用方法。 “

人類乳癌細胞（藍色）中可視化的DNA 損傷（綠色）。資料來源：加文研究所

研究人員重點研究了影響一種名為CTCF 的蛋白質結合位點的突變，有助於將DNA 長鏈折疊成特定形狀。在先前的研究中，他們發現這些結合位點能將DNA 的遙遠部分拉近，形成三維結構，以控制基因的開啟或關閉。

Khoury博士說：「我們已經確定了一個『持久』的CTCF結合位點子集，即它們就像基因組中的錨，存在於不同的細胞類型中。我們假設，如果這些錨出現問題，就會破壞基因組的正常三維組織，導致癌症。

為了驗證這一點，研究人員開發了一種名為CTCF-INSITE的新型複雜機器學習（AI）工具，它利用基因組和表觀基因組特徵來預測哪些CTCF位點有可能成為12種癌症類型中的持久性錨點。然後，他們評估了國際基因組聯盟資料庫（International Genome Consortium database）中這12種癌症類型患者的3000多份腫瘤樣本，發現這些持久性錨點富含突變。

阿曼達-庫裡（Amanda Khoury）博士和蘇珊-克拉克（Susan Clark）教授在澳洲雪梨的加文醫學研究所（Garvan Institute of Medical Research）。圖片來源：加文研究所

研究的第一作者陳文漢博士說：「利用我們的機器學習工具，我們確定了12 種不同癌症類型中的持久性CTCF 結合位點。值得注意的是，我們發現每個癌症樣本中都至少有一個持久性CTCF 結合位點發生了突變。

“這項研究證實，持續存在的CTCF 結合位點是癌症中的’突變熱點’。我們認為這些突變為癌細胞帶來了生存優勢，使它們能夠增殖和擴散，」Khoury 博士補充說。

這些發現可能對了解和治療多種類型的癌症產生廣泛影響。加文癌症表觀遺傳學實驗室主任、該研究的主要作者蘇珊-克拉克教授說：”大多數新的癌症治療方法都必須仔細地針對特定的突變，而這些突變在不同的腫瘤類型中並不總是常見的，但是由於這些CTCF錨在多種不同的癌症類型中都發生了突變，我們就有可能開發出對多種癌症都有效的方法。

研究人員目前正計劃利用CRISPR基因編輯技術進一步進行大規模實驗，研究這些錨突變是如何破壞三維基因組並可能促進癌症生長的。

克拉克教授說：「既然我們已經發現了我們認為是基因組的關鍵錨，並證明它們對維持基因組結構的平衡非常重要，那麼這些非編碼DNA突變會破壞癌細胞中的這種平衡也就說得通了–我們將在編輯這些突變時對這一假設進行檢驗。 。

“找到這些隱藏在大量數據中的線索，是人工智慧如何促進醫學研究的有力例證，」她說。 “這是癌症研究的一個全新領域，我們很高興能進一步探索它”。

編譯自/ ScitechDaily