雖然癌細(xì)胞基因組蛋白質(zhì)編碼區(qū)基因往往存在突變現(xiàn)象，但是非編碼區(qū)基因突變也會(huì)導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng),?？茖W(xué)家根據(jù)蛋白質(zhì)編碼區(qū)基因突變，通過(guò)腫瘤基因組分析,，已經(jīng)確定了數(shù)百種癌癥基因,。相比之下，科學(xué)家對(duì)于非編碼區(qū)致癌突變所知甚少,，如同宇宙中不發(fā)光的天體和某些非重子中性粒子,，這些物質(zhì)用光學(xué)方法觀測(cè)不到，故稱暗物質(zhì),。

　　癌癥基因組相關(guān)研究已經(jīng)有20年的歷史,，其中2%的基因組蛋白質(zhì)編碼基因序列為研究重點(diǎn)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)數(shù)百種癌癥發(fā)生相關(guān)基因突變,，通過(guò)改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能,，使多種不同的腫瘤迅速生長(zhǎng)，從而促進(jìn)了多種癌癥靶向療法的開(kāi)發(fā),。雖然其余98%的基因組序列無(wú)蛋白質(zhì)編碼功能,，但是負(fù)責(zé)產(chǎn)生一些調(diào)控元件，介導(dǎo)基因表達(dá)的開(kāi)啟與關(guān)閉,，然而這部分序列的突變對(duì)于癌癥的影響尚不明確,。多年來(lái)，科學(xué)家一直在預(yù)測(cè)非編碼基因?qū)Π┌Y發(fā)展的作用,，在過(guò)去幾年里,，也有很多這方面的研究,，然而研究結(jié)果卻令人惋惜。

　　2017年6月28日,，英國(guó)《自然》在線發(fā)表美國(guó)麻省理工學(xué)院與哈佛大學(xué)布羅德研究所,、麻省總醫(yī)院、麻省理工學(xué)院,、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院,、達(dá)納法伯癌癥研究所、紀(jì)念斯隆凱特林癌癥中心,、墨西哥乳腺疾病研究所,、墨西哥國(guó)家基因組醫(yī)學(xué)研究所、加拿大多倫多大學(xué)的研究報(bào)告：乳腺癌的復(fù)發(fā)與功能調(diào)節(jié)突變,，發(fā)現(xiàn)乳腺癌基因組至少9個(gè)基因啟動(dòng)子隱藏著乳腺癌復(fù)發(fā)突變等非編碼區(qū)明顯突變,，該發(fā)現(xiàn)除了揭示更多與乳腺癌發(fā)生有關(guān)的新基因以外，深入了解了乳腺癌的致病機(jī)制,，還有助于了解一類已知基因如何幫助乳腺腫瘤細(xì)胞逃脫治療,，也為乳腺癌治療打開(kāi)另一扇大門(mén)。

　　啟動(dòng)子是指能使基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的脫氧核糖核酸（DNA）序列,，啟動(dòng)子屬于非編碼區(qū),，本身并無(wú)編碼功能，但擁有對(duì)基因編碼氨基酸的指揮作用,，就像一面旗幟,，其核心部分是非編碼區(qū)上游的核糖核酸（RNA）聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，指揮聚合酶的合成,，這種酶指導(dǎo)RNA的復(fù)制合成,。因此該段位的啟動(dòng)子發(fā)生突變，將對(duì)基因表達(dá)產(chǎn)生毀滅性作用,。

　　本研究對(duì)360例原發(fā)性乳腺癌的腫瘤組織標(biāo)本進(jìn)行深入測(cè)序,，并開(kāi)發(fā)計(jì)算方法確定明顯突變的啟動(dòng)子，在三個(gè)基因啟動(dòng)子中發(fā)現(xiàn)清楚的信號(hào),。激素受體陽(yáng)性乳腺癌的已知驅(qū)動(dòng)因子FOXA1通過(guò)增加E2F結(jié)合,，在其啟動(dòng)子攜帶突變熱點(diǎn)，導(dǎo)致其過(guò)度表達(dá),。兩個(gè)非編碼RNA基因：RMRP和NEAT1,，攜帶影響蛋白質(zhì)與其啟動(dòng)子結(jié)合并改變其表達(dá)水平的突變。本研究表明,，啟動(dòng)子區(qū)域隱藏著復(fù)發(fā)突變,，在癌癥中產(chǎn)生功能性后果，并且其突變率與編碼區(qū)突變率相似。功效分析提示,，通過(guò)適當(dāng)大小的患者隊(duì)列深入測(cè)序,，更多這樣的區(qū)域仍可被發(fā)現(xiàn)。

　　事實(shí)上,，最早有關(guān)啟動(dòng)子區(qū)域突變的研究開(kāi)始于2013年,，當(dāng)時(shí)有兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)黑色素瘤細(xì)胞TERT基因啟動(dòng)子區(qū)域存在突變現(xiàn)象。后續(xù)沒(méi)有更多研究出現(xiàn)的主要原因是啟動(dòng)子DNA序列富含CG堿基對(duì),，該特征不利于應(yīng)用測(cè)序技術(shù),，因而難以準(zhǔn)確檢測(cè)基因組序列特征。對(duì)此,，本研究采取了另外一種策略,，開(kāi)發(fā)出了一種能夠捕捉啟動(dòng)子區(qū)域序列的技術(shù)，從而進(jìn)行定向測(cè)序,，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高CG含量的DNA序列進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定,，實(shí)現(xiàn)首次對(duì)癌癥基因組的暗物質(zhì)進(jìn)行探索,。

　　本研究結(jié)果顯示,，乳腺癌細(xì)胞共有9個(gè)基因啟動(dòng)子區(qū)域存在明顯突變：FOXA1、TBC1D12,、RMRP/CCDC107,、NEAT1、LEPROTL1,、ALDOA,、ZNF143、CITED2,、CTNNB1,。在上述9種基因中，僅FOXA1為既往已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的癌基因,。該基因編碼的蛋白質(zhì)能夠幫助乳腺細(xì)胞響應(yīng)雌激素信號(hào)進(jìn)行生長(zhǎng),，而該基因突變可促進(jìn)蛋白質(zhì)表達(dá)量上調(diào)，本研究結(jié)果也證明了該結(jié)論,。

　　受到目前研究樣本量的限制,，啟動(dòng)子突變篩選十分困難，結(jié)果也難以達(dá)到顯著差異,。因此,，后續(xù)研究需要進(jìn)一步增加樣本量，以獲得更穩(wěn)定的結(jié)果,。

　　雖然上述突變十分罕見(jiàn),，但是對(duì)于癌癥發(fā)生非常關(guān)鍵，根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，可以著手開(kāi)發(fā)針對(duì)這些突變的靶向療法,。

小調(diào)查

Nature. 2017 Jun 28. [Epub ahead of print]

Recurrent and functional regulatory mutations in breast cancer.

Rheinbay E, Parasuraman P, Grimsby J, Tiao G, Engreitz JM, Kim J, Lawrence MS, Taylor-Weiner A, Rodriguez-Cuevas S, Rosenberg M, Hess J, Stewart C, Maruvka YE, Stojanov P, Cortes ML, Seepo S, Cibulskis C, Tracy A, Pugh TJ, Lee J, Zheng Z, Ellisen LW, Iafrate AJ, Boehm JS, Gabriel SB, Meyerson M, Golub TR, Baselga J, Hidalgo-Miranda A, Shioda T, Bernards A, Lander ES, Getz G.

The Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, Massachusetts, USA; Massachusetts General Hospital, Massachusetts, USA; Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, USA; Instituto de Enfermedades de la Mama FUCAM, A.C., Mexico City, Mexico; University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada; Harvard Medical School, Boston, Massachusetts, USA; Dana-Farber Cancer Institute, Boston, Massachusetts, USA; Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, New York, USA; Instituto Nacional de Medicina Genómica, Mexico City, Mexico.

Genomic analysis of tumours has led to the identification of hundreds of cancer genes on the basis of the presence of mutations in protein-coding regions. By contrast, much less is known about cancer-causing mutations in non-coding regions. Here we perform deep sequencing in 360 primary breast cancers and develop computational methods to identify significantly mutated promoters. Clear signals are found in the promoters of three genes. FOXA1, a known driver of hormone-receptor positive breast cancer, harbours a mutational hotspot in its promoter leading to overexpression through increased E2F binding. RMRP and NEAT1, two non-coding RNA genes, carry mutations that affect protein binding to their promoters and alter expression levels. Our study shows that promoter regions harbour recurrent mutations in cancer with functional consequences and that the mutations occur at similar frequencies as in coding regions. Power analyses indicate that more such regions remain to be discovered through deep sequencing of adequately sized cohorts of patients.

PMID: 28658208

DOI: 10.1038/nature22992