Prošlog je tjedna u Natureu, jednom od najuglednijih svjetskih znanstvenih časopisa, te njemu sestrinskih izdanjima u čak 23 znanstvena rada objavljena do sada najveća studija genoma tumora. Istraživanje je napravljeno na ukupno 2658 genoma tumora u kasnoj fazi, čime je dobiven kompletan genom 38 vrsta raka, od raka dojke do raka jetre. Objavljeni su i raspoređeni doista temeljiti rezultati istraživanja. Sudjelovalo je ukupno više od 1300 znanstvenika i liječnika iz 37 zemalja, a među njima nabrojena je i Hrvatska.
Jedan od najcitiranijih naših znanstvenika koji radi u Njemačkoj, dr. Ivica Letunić, sudjelovao je posredstvom svoje tvrtke Biobyte Solutions. Potvrdio nam je tek kako je Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Project (PCAWG) doista bio velik i zahtjevan višegodišnji projekt i izrazio zadovoljstvo što su mogli u njemu sudjelovati. Dr. Letunić nije bio i jedini hrvatski znanstvenik koji je sudjelovao u ovom projektu ključnom za razumijevanje tumora i bolesti raka. Članovi Grupe za bioinformatiku s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta, prof. Kristian Vlahoviček, doc. Rosa Karlić i mag. biol. mol. Maja Kuzman, sudjelovali su u provedbi dosad najopsežnije studije cijelih genoma raka, ICGC/TCGA PCAWG. Doc. Karlić je i među koautorima na krovnom radu koji opisuje rezultate cijelog projekta, objavljenom u ovotjednom izdanju časopisa Nature i koautorica na radu o klasifikaciji primarnih i metastatskih tumora na temelju obrazaca mutacija, objavljenom u časopisu Nature Communications.
– U ovu međunarodnu kolaboraciju bilo je uključeno više od 1300 znanstvenika i kliničara iz 37 zemalja, a rezultati su objavljeni u 23 rada u časopisu Nature i povezanim časopisima. U sklopu ovog projekta analizirano je više od 2600 genoma 38 različitih tipova tumora te je stvoren sveobuhvatan resurs za istraživanje genomike raka, uključujući sirove podatke o sekvenciranju genoma, softver za analizu genoma raka i više interaktivnih web-stranica koje istražuju različite aspekte podataka. Uz to, identificirane su brojne nove regije u genomu koje u kojima se mogu pojaviti mutacije koje izazivaju rak te je otkriveno da je moguće identificirati mutacije koje su se događale godinama, ponekad čak i desetljećima prije pojave tumora, što teoretski otvara prostor za rano otkrivanje raka. Također je pokazano da se tipovi tumora mogu točno identificirati u skladu s obrascima genetskih promjena uočenih u genomu, što potencijalno može pomoći kod dijagnoze tumora i prilagođavanja tretmana svakom pacijentu. Naši znanstvenici sudjelovali su u provedbi statističkih analiza i razvoju računalne metode za određivanje ishodišnih stanica različitih tipova i podtipova tumora, odnosno identifikaciju mjesta na kojem je tumor nastao – rekla nam je doc. dr. Karlić.
Udruživanje snage računala
Kratica PCAWG konkretno znači Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes, odnosno Pantumorska analiza cjelovitih genoma. Riječ je, dakle, o dosad najopsežnijoj studiji cjelovitih genoma raka kojom se proširilo osnovno razumijevanje raka te postavile nove smjernice u njegovoj dijagnozi i liječenju. Prethodna istraživanja bila su usredotočena na tek jedan posto ukupnog genoma, odnosno egzom, kodirajućeg dijela genoma, što bi bilo, kako se netko zgodno izrazio, iscrtavanje obala kontinenata. Ovo veliko istraživanje obuhvatilo je i ostalih 99 posto genoma, uključujući, dakle, i ključna područja koja kontroliraju aktiviranje i deaktiviranje gena, što je onda analogno crtanju cjelovite karte unutrašnjosti kontinenta, a ne samo njegove obale. Taj Pan-Cancer Project osigurao je sveobuhvatan resurs za istraživanje genetike raka, ističe se u dokumentaciji o istraživanju, gdje su znanstvenicima na raspolaganju sirovi podaci dobiveni sekvencioniranjem genoma, softver za analizu genoma te više interaktivnih internetskih stranica u kojima su istraženi različiti aspekti tih podataka. Savršeno je jasno da je za ovako veliko istraživanje trebala velika računalna snaga pa je tako ovo još jedan sjajan prikaz računalstva u oblaku, odnosno udruživanja snage računala na više lokacija, ali i drugih metoda čija je primjena doprinijela otkrivanju novih spoznaja o biologiji raka te potvrdila važna otkrića prije napravljenih studija.
– Kompletan rad na projektu Pan-Cancer išao je u smjeru dobivanja odgovora na dugo nerješivu medicinsku zagonetku, a to je zašto dva pacijenta s naizgled istim vrstama raka drugačije reagiraju na isti lijek. Pokazali smo da su razlozi za takve drugačije učinke liječenja zapisani u DNK. Genom tumora svakog pacijenta jedinstven je, ali postoji konačan set ponavljajućih šablona u DNK pa se dovoljno velikim studijama te šablone mogu prepoznati kako bismo optimizirali dijagnostiku raka i njegovo liječenje – rekao je dr. Peter Campbell s Wellcome Sanger Instituta, jedan od vodećih znanstvenika na studiji. U popisu temeljnih saznanja iz 23 objavljena znanstvena rada navodi se kako je genom raka konačan i moguće ga je spoznati, ali je i nevjerojatno kompliciran. Kombiniranjem sekvencioniranja s odgovarajućim analitičkim alatima možemo opisati svaku genetsku promjenu pronađenu u raku, sve procese koji su izazvali te mutacije, kao i redoslijed ključnih događaja za trajanja života tumora. Zatim, znanstvenici su vrlo blizu katalogiziranja svih bioloških puteva povezanih s rakom te dobivanja cjelovitije slike njihova ponašanja u genomu. Barem je jedan uzročnik mutacije pronađen u doslovno svim analiziranim vrstama raka, no procesi koji generiraju te mutacije ipak su međusobno jako različiti, od promjena u jednom slovu DNK do reorganizacije čitavog kromosoma. Prepoznato je više novih dijelova genoma koji upravljaju načinom na koji se geni aktiviraju i deaktiviraju i koji su mete mutacija koje uzrokuju rak. Novom metodom otkriveno je da je moguće prepoznati mutacije koje su se dogodile godinama, ponekad i desetljećima prije nego se tumor pojavio. To u teoriji otvara mogućnost za ranu detekciju raka. Vrste tumora moguće je točno identificirati prema šablonama genetskih promjena vidljivih kroz cijeli genom, čime je omogućena dijagnoza raka u slučajevima u kojima ga dosadašnja testiranja ne bi prepoznala. Prepoznavanje konkretne vrste raka može pridonijeti boljem određivanju terapije.
– U prosjeku je svaki tumor imao četiri do pet mutacija koje su bile okidači. Sve u svemu, projektom PCAWG mogli smo pronaći barem jednu takvu mutaciju u 95 posto uzoraka tumora što je očito znatno više od 67 posto koliko je prepoznato u sekvenciranju egzoma – rekao je Peter Campbell za utjecajni znanstveni časopis Science, a to konkretno znači da se kod daleko više oboljelih može preciznije odrediti lijek kojim se može targetirati protein stvoren tim genom okidačem.
Ogroman doprinos
– Ove studije predstavljaju ogroman doprinos istraživanju tumora jer na sveobuhvatan način opisuju dinamiku razvoja 38 različitih tumora istražujući i dinamiku nastanka tumora (klonske razlike u istom tumoru). Samo zahvaljujući timskom radu tisuća znanstvenika iz više od 700 znanstvenih institucija i ulaganju u sekvencioniranje 2658 genoma tumora mogli smo proniknuti u nove spoznaje. Ta nova znanja (npr. o evoluciji mutacija u tumorima, kromosomskoj nestabilnosti, mutacijama u nekodirajućim regijama genoma ili dugim nekodirajućim RNK) bit će vrlo vrijedna za dijagnostiku, stvaranje novih lijekova te unapređenje dosadašnjih terapija, posebno izbjegavanja tumorske rezistencije na terapiju – rekao nam je naš istaknuti znanstvenik prof. dr. sc. Ivan Đikić.
Kako se, primjerice, navodi u časopisu Science, neke zemlje poput Velike Britanije idu u smjeru sekvencioniranja genoma tumora, a kako navodi dr. Campbell, PCAWG bi mogao biti putokaz za takve nacionalne programe. Unutar ovog projekta stvara se i banka znanja u kojoj će se prikupiti kartoni sto tisuća pacijenata oboljelih od raka, a oni će pak biti na raspolaganju liječnicima koji će onda lakše određivati najbolje liječenje za konkretan tumor koji neki pacijent ima.
VIDEO Simptomi koji će vam otkriti imate li problema sa srcem
