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Science最新研究揭示吸烟是如何损伤DNA并引发肿瘤

作者:测序中国来源:测序中国 日期:2016-11-08

Science最新研究揭示吸烟是如何损伤DNA并引发肿瘤

 2016-11-07 iseqer 测序中国

人们很早就认识到吸烟是引发肿瘤的重要因素,然而,吸烟是如何影响人的基因组产生突变,进而引发癌症?长期以来,对其中的机制了解的并不多。近日发表在《Science》上的一项研究显示,吸烟相关肿瘤中的突变标签存在一定差异,这取决于它们发生的组织是否直接接触烟草烟雾中的致癌物质。研究表明:每天吸一包烟会导致每个肺细胞每年平均出现150个突变,导致喉部每年平均每个细胞产生97个突变,咽部每年平均每个细胞产生39个突变,口腔每年平均每个细胞产生23个突变,膀胱每年平均每个细胞产生18个突变,肝脏每年平均每个细胞产生6个突变。

来自维尔科姆基金会桑格研究所(Wellcome Trust Sanger Institute)、洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)等机构的研究人员对5200多份肿瘤样本的外显子测序或全基因组测序结果进行分析,这些肿瘤来自与吸烟相关的癌症,类型包括肺癌、喉癌和影响膀胱、肾或肝的癌症。通过这些样本的遗传信息和甲基化芯片检测结果,研究人员发现了数十个突变标签,但是这些与吸烟相关的突变标签会依据肿瘤起源的组织而各不相同。

文章通讯作者、桑格研究所主任Michael Stratton说,“我们的研究表明吸烟引发的癌症比我们想的更复杂。这项关于吸烟的研究表明,研究癌症的DNA可以提供癌症发生的新线索,进而帮助我们了解如何预防它们。”

 

吸烟者癌变发生的部位不同,相应的突变标签也不相同

Stratton和他的同事们指出,吸烟影响了约17种癌症的发病风险。随着与吸烟相关的一些常见突变的模式被发现,研究人员怀疑吸烟导致的突变标签,无论是在直接接触烟草烟雾的组织中,还是在被吸烟改变的其他生物学过程影响的下游组织中,都可能以更加复杂的方式存在。

文章共同作者、洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员Ludmil Alexandrov表示,这项新的研究的确表明,烟草烟雾会损伤直接接触烟雾的器官中的DNA,还会加速直接和间接接触烟雾的器官中的细胞突变种。

例如,该研究小组描述了一种突变标签,称作突变标签4,它主要存在于吸烟者的肺癌、喉癌和口腔癌中,似乎是由于烟草烟雾中的致癌物质造成的DNA损伤引发的,随后导致错误复制。

突变标签5的分布更广泛,涉及了跨越96个亚型的碱基置换。虽然不管有没有吸烟史,该突变标签在各种肿瘤中都出现过,但在吸烟者的肿瘤中出现最多。

Stratton、Alexandrov和同事们利用他们2013年发表在Cell Reports上的分析框架,统计了这些突变标签。他们仔细地分析了5243个肿瘤的遗传数据,包括4633个外显子测序和610个基因组测序数据,以及一些甲基化芯片分析数据。其中至少有2490个肿瘤来自吸烟者,至少有1063个人从未吸烟。

研究人员发现,与从未吸烟者的肿瘤相比,吸烟相关肿瘤在甲基化模式上并没有太大差异。基于所有癌症类型中检测到的替换、小型插入缺失、重排和其他遗传改变,研究小组确定了26种不同的突变标签,其中仅有5种标签在吸烟者的肿瘤样本中显著过表达,不同癌变组织会出现不同的突变标签。

平均来说,每天吸一包烟会导致每个肺细胞每年出现150个突变。这也解释了为什么吸烟者患肺癌的风险会更高。相比之下,每天吸一包烟会导致喉部每年平均每个细胞产生97个突变,咽部每年平均每个细胞产生39个突变,口腔每年平均每个细胞产生23个突变,膀胱每年平均每个细胞产生18个突变,肝脏每年平均每个细胞产生6个突变

作者写道,“不同癌变组织发生的突变过程不同,部分与直接接触烟草烟雾的程度相关。这些突变的机制包括,烟草烟雾成分引起的DNA损伤的错误复制,以及更加普遍的突变过程被激活。”

参考文献:Mutational signatures associated with tobacco smoking in human cancer. DOI: 10.1126/science.aag0299

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转自《测序中国》

所属类别: 行业动态

DNA 基因组 甲基化 

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