Образ жизни, или, иначе говоря, «вредные привычки», является одним из объяснений в учебниках того, почему некоторые люди подвержены более высокому риску рака. Мы часто слышим, что курение увеличивает риск развития рака легких или что диета с высоким содержанием жиров увеличивает риск развития рака кишечника, но не все курильщики заболевают раком легких, и не все люди, которые едят чизбургеры, заболевают раком кишечника. «Другие факторы» должны быть в игре.

Теперь новое исследование ученого из Университета Калгари доктора Эдвина Ванга, доктора философии, проливает свет на эти «другие факторы». Ван обнаружил семь отпечатков или структур ДНК, которые определяют риск рака. Исследование опубликовано в Science Advances.

Это открытие переписывает хрестоматийное объяснение того, что рак возникает из-за человеческого поведения в сочетании с некоторым невезением, включая генетический состав. Мы считаем, что ребенок рождается с геномным паттерном зародышевой линии, и он не изменится, и этот паттерн связан с более низким или более высоким риском рака »

Д-р. Эдвин Ван, доктор философии, ученый, Университет Калгари

Исследование предлагает новый взгляд на риск возникновения заболеваний у нескольких поколений, поскольку зародышевые линии представляют собой клетки, которые определяют наших детей, и ДНК, которая передается от родителей к детям. Впервые ученые описали эти узкоспециализированные биологические закономерности, применимые к риску рака.

Ван, системный биолог и специалист по большим данным, возглавляет кафедру трансляций в области геномики рака в Альберте. Он предполагает, что все подпадают под эти категории риска, что делает их более или менее предрасположенными к раку, как по скользящей шкале. Член Исследовательского института детской больницы Альберты (ACHRI) и Института рака Арни Шарбонно Медицинской школы Камминга Ван обнаружил, что отпечатки пальцев ДНК можно разделить на подгруппы с разными показателями выживаемости. Одна из семи зародышевых линий обеспечивает защиту от развития рака, а шесть других зародышевых линий представляют больший риск рака.

«Интересно, что одна из этих зародышевых линий защищает от развития рака, и это часто проявлялось в нашем анализе геномов», – говорит Ван, профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии CSM. «Мы знаем, что есть люди, которые могут курить и вести нездоровый образ жизни, но никогда не болеют раком, и это открытие может объяснить этот феномен»

Для этого исследования Ван провел массивный систематический анализ более 26 000 геномов зародышевой линии людей, около 10 000 человек, больных раком, и остальных без него. Его команда проанализировала компьютерные файлы больных раком в Национальном институте рака – данные, собранные Национальным институтом здравоохранения для Атласа генома рака, входящего в состав Национального института здравоохранения США. Образцы включают 22 различных вида рака, включая рак легких, поджелудочной железы и мочевой пузырь, грудь, мозг, желудок, щитовидная железа, кость и еще десяток. В контрольную группу людей без рака вошли группы с геномным секвенированием из Швеции, Англии и Канады.

Огромные объемы данных можно было обработать только с помощью машинного обучения. Лаборатория Вана оборудована для работы с данными через сверхскоростные сети в Калифорнийском университете Калгари. Для этого исследования требуется колоссальный объем компьютерной памяти: 10 миллионов терабайт. Чтобы лучше понять этот объем, в одном терабайте может храниться 250 фильмов.

«Даже на высокой скорости, с двумя потоками, работающими круглосуточно и без выходных, нашей лаборатории потребовалось три месяца подряд только для того, чтобы загрузить биологическую информацию, содержащую миллиарды и миллиарды нуклеотидов в каждом отдельном геноме», – говорит Ван.

Ван отмечает, что от 5 до 10 процентов случаев рака вызваны конкретными генными мутациями. Подумайте о раке груди и унаследованных генах BRCA1 и BRCA2, генных мутациях, широко известных актером Анджелиной Джоли. Ван всегда подозревал, что эти унаследованные виды рака представляют собой лишь несколько ассоциаций, и предпринял более глубокое исследование с расширенными геномными возможностями, чтобы выявить больше ассоциаций.

«Мы хотели исследовать, может ли геномный образец или существенный, многократно повторяющийся последовательный профиль в геномах служить многообещающим измерением генетической предрасположенности к раку», – говорит Ван.

«Мы обнаружили, что один отпечаток ДНК был в десятки или сотни раз обогащен в геномах зародышевой линии больных раком, что позволяет предположить, что это универсальный наследственный признак, кодирующий риск рака». Исследование также показало, что еще один ДНК-отпечаток пальца был сильно обогащен у онкологических больных, которые также курили табак, что указывает на то, что курильщики, несущие такой ДНК-отпечаток, имеют более высокий риск рака.

Геномная медицина делает диагностику болезней более эффективной, рентабельной и может помочь людям принимать решения в отношении здоровья на протяжении всей их жизни. Исследование Вана закладывает основу для инструментов, которые могут помочь онкологам и семейным врачам направлять пациентов. «Я надеюсь, что будут проведены дальнейшие исследования, чтобы расширить эту работу, чтобы в конечном итоге она могла быть реализована на практике, позволяя клиницистам информировать пациентов об их риске рака и о том, как принимать меры предосторожности для обеспечения здорового образа жизни»