ما أطلس جينوم السرطان؟ تاريخه ومحطاته المهمة

من أهم المحطات في تاريخ البشرية والعلم، بلا شك، مشروع الجينوم البشري! بدأ هذا المشروع عام 1990 واكتمل عام 2003، وهو أيضًا من أكبر الاستثمارات في البشرية. وبعد اكتماله، تضاعفت معرفتنا بأمراض كثيرة مثل السرطان، لكن اتضح أيضًا مدى ضآلة ما نعرفه عن بيولوجيا السرطان ووراثته. لذلك أُطلق مشروع أطلس جينوم السرطان عام 2005. وهذا المشروع الوراثي هو نقطة انطلاق العلاجات المبتكرة (معظم أدوية السرطان الذكية) المستخدمة اليوم والتي ستُستخدم مستقبلًا.

قبل البدء بتاريخ TCGA المفصل، يمكن الاطلاع أدناه على تاريخ موجز للدراسات الوراثية في السرطان:

ما أطلس جينوم السرطان؟

أطلس جينوم السرطان ‏(The Cancer Genome Atlas= TCGA) مشروع جينومي يصف جزيئيًا أكثر من 20 ألف ورم من 33 نوعًا من السرطان، ويقارنها بعينات أنسجة طبيعية.

بدأ المشروع فعليًا عام 2006، بجمع باحثين من تخصصات متعددة عبر المعهد الوطني الأمريكي للسرطان (US-NCI) والمعهد الوطني الأمريكي لأبحاث الجينوم البشري (NHGRI).

أنتج مشروع TCGA في السنوات التالية أكثر من 2.5 بيتابايت من البيانات الجينومية وفوق الجينومية والنسخية والبروتينية. وما زالت هذه البيانات، التي تتيح تطوير قدراتنا في تشخيص السرطان وعلاجه والوقاية منه، مفتوحة الوصول لكل من يريد البحث.

الخط الزمني لـTCGA ومحطاته

2005

فبراير

أوصى فريق العمل المعني بالتقنيات الطبية الحيوية في المجلس الاستشاري الوطني الأمريكي للسرطان بإطلاق «مشروع جينوم السرطان البشري»، لفهم شامل للتغيرات الجينومية الكامنة وراء جميع السرطانات الرئيسية.

ما الجينوم؟

الجينوم هو مجموع التعليمات في DNA. وفي نواة كل خلية لدينا 2 نسخة من DNA، إحداهما من الأم والأخرى من الأب. ويُطوى DNA ويُحزم بطريقة خاصة لتكوين الصبغيات. وتوجد داخل خلايانا صبغيات تضم 46 لولب DNA محزومًا (23 من الأم و23 من الأب).

يوليو

نظم NCI وNHGRI ورشة بعنوان «نحو تحليل جينومي شامل للسرطان»، حول تنفيذ المرحلة التجريبية لمشروع جينوم السرطان البشري.

ديسمبر

أطلق NIH بميزانية تجريبية قدرها 100 مليون دولار مشروع «أطلس جينوم السرطان» لمدة 3 سنوات.

2006

مايو

نظم TCGA ورشة لمناقشة قواعد نشر البيانات التي تتيح وصول الباحثين إليها بسهولة، مع الحفاظ على خصوصية المرضى.

سبتمبر

أعلن NIH أن سرطانات الرئة والدماغ والمبيض (المبيض الأنثوي) ستكون لدى TCGA أول السرطانات التي ستُرسم خريطتها جينوميًا.

أكتوبر

أعلن NIH مكونات TCGA، وهي مراكز توصيف جينوم السرطان ومركز تنسيق البيانات.

نوفمبر

أعلن NHGRI توفير تمويل لـ3 مراكز واسعة النطاق لتسلسل الجينوم. 

2007

يونيو

أعلن TCGA منح تمويل لدعم تطوير تقنيات التوصيف الجينومي.

تحقق أول تدفق للبيانات من مراكز توصيف جينوم السرطان إلى مركز تنسيق البيانات.

2008

يناير

اجتمع فريق المشروع لمناقشة النسخة الأولى من بوابة بيانات TCGA وأدوات تحليلها.

أبريل

حدّث TCGA سياسات الموافقة المستنيرة.

سبتمبر

نُشر تحليل مرحلي عن الورم الأرومي الدبقي، يحدد 3 مسارات إشارات حاسمة.  

2009

فبراير

رُفعت بيانات سرطان المبيض إلى مركز تنسيق البيانات.

مارس

انتقل مركز تسلسل الجينوم من تسلسل 601 جين إلى تقنيات الالتقاط الهجين، التي تستهدف أكثر من 6000 جين وتسلسل miRNA.

يونيو

بدأ مركز تسلسل الجينوم استخدام تسلسل الجيل الثاني لإنتاج بيانات الإكسوم والجينوم الكاملين.

سبتمبر

موّل NIH ‏7 مراكز لتحليل بيانات الجينوم، لدمج كميات كبيرة من أنواع البيانات المختلفة التي تنتجها مراكز التوصيف وتحليلها.

2010

سبتمبر

بدعم من قانون التعافي وإعادة الاستثمار الأمريكي لعام 2009، وسّع NIH مشروع TCGA لرسم خرائط 20 نوعًا من السرطان.

ديسمبر

أُتيحت بيانات TCGA المفتوحة الوصول للمرة الأولى عبر بوابة بيانات الاتحاد الدولي لجينوم السرطان.

2011

يوليو

نشر TCGA مقالًا عن سرطان المبيض.

أكتوبر

نقل TCGA المحطة 5000 إلى مراكز توصيف الجينوم.

نوفمبر

دعم مركز تسلسل الجينوم جهود التسلسل في TCGA بتمويل متجدد.

عقد TCGA ندوته العلمية السنوية الأولى.

2012

يناير

أنشأ TCGA مركز Cancer Genomics Hub ‏(CGHub) ليكون مورد بيانات TCGA الجديد.

يوليو

نُشر مقال عن السرطانة القولونية المستقيمية، يوضح أورام القولون والمستقيم بوصفها نوعًا فرعيًا من السرطان.

سبتمبر

نشر TCGA مقالًا عن سرطان الرئة الحرشفي، يعرض تغيرات جينومية معقدة وطفرات متكررة في جينات منها TP53.

أكتوبر

نشر TCGA مقالًا عن سرطان الثدي، يعرض أوجه التشابه الجزيئي مع سرطان المبيض.

نوفمبر

عقد TCGA ندوته السنوية الثانية.

ديسمبر

وقّع NCI عقدًا لتطوير سحابة البيانات المحمية لـTCGA، كي يتمكن الباحثون من تحليل كميات كبيرة من البيانات الجينومية في بيئة سحابية آمنة.

2013

مايو

نشر TCGA مقالًا عن ابيضاض الدم النخاعي الحاد وسرطانة بطانة الرحم.

يونيو

نُشر مقال عن سرطانة الخلايا الكلوية صافية الخلايا.

أكتوبر

نشر TCGA دراسة موسعة عن الورم الأرومي الدبقي تستخدم بيانات أحدث من تسلسل الجيل التالي (NGS).

أنشأ فريق عمل لتحليل عموم السرطانات، لجمع البيانات من أنواع سرطانية متعددة وإجراء الدراسات.

ديسمبر

أنشأ TCGA مجموعة عينات تضم أكثر من 20.000 عينة حيوية مجمعة.

2014

يناير

نشر TCGA مقالًا عن سرطان المثانة.

مايو

عقد TCGA ندوته العلمية السنوية الثالثة.

يونيو

سُلّمت العينات الأخيرة للتوصيف الجينومي.

يوليو

نشر TCGA مقالات عن السرطانة الغدية للرئة والسرطانة الغدية للمعدة.

أغسطس

نشر TCGA مقالًا عن سرطانة الخلايا الكلوية الكارهة للون، وهي شكل نادر من سرطان الكلى.

أكتوبر

نشر TCGA مقالًا عن سرطانة الغدة الدرقية الحليمية.

2015

يناير

نشر TCGA مقالًا عن السرطانات الحرشفية للرأس والعنق.

مايو

نشر TCGA ندوته العلمية السنوية الرابعة.

يونيو

نشر TCGA مقالًا عن الورم الدبقي منخفض الدرجة والميلانوما الجلدية.

أكتوبر

نشر TCGA مقالًا عن السرطانة الفصيصية الغازية، وهي نمط فرعي من أشيع سرطانات الثدي الغازية.

فاز مديرا TCGA، ‏Jean C. Zenklusen وCarolyn Hutter، بجائزة اختيار الجمهور ضمن ميداليات Samuel J. Heyman لخدمة أمريكا (Sammies) لعام 2015.

نوفمبر

نشر TCGA مقالًا عن سرطان البروستاتا.

2016

يناير

نشر TCGA مقالًا عن سرطانة الخلايا الكلوية الحليمية.

مايو

نشر TCGA مقالًا عن سرطانة قشر الكظر، وهي سرطان نادر، وعن المقارنة بين سرطانة الرئة والسرطانة الحرشفية.

يونيو

أنشأ NCI قاعدة Genomic Data Commons ‏(GDC)، وهي نظام بيانات موحد يضم بيانات جينومية من TCGA وبرامج ودراسات أخرى.

يوليو

أُغلقت بوابة بيانات TCGA وCGHub.

2017

يناير

نشر TCGA مقالًا عن سرطانات المريء وسرطان عنق الرحم.

فبراير

نشر TCGA مقالًا عن ورم القواتم والباراغانغليوما، وهما ورمان عصبيان صماويان نادران.

مارس

نشر TCGA مقالًا عن الساركوما السرطانية الرحمية والسرطانة الصفراوية.

يونيو

نشر TCGA مقالًا عن السرطانة الكبدية الخلوية (سرطان الكبد).

أغسطس

نشر TCGA مقالًا عن السرطانة الغدية القنوية البنكرياسية والميلانوما العنبية (العين).

أكتوبر

نشر TCGA دراسة موسعة عن سرطان المثانة.

نوفمبر

نشر TCGA مقالًا عن ساركوما الأنسجة الرخوة.

2018

فبراير

نشر TCGA مقالًا عن الأورام الظهارية التيموسية.

أبريل

نشر TCGA مجموعة تحليلات عابرة للسرطانات، تتعمق في موضوعات شاملة متعلقة بالسرطان باستخدام مجموعة بيانات TCGA كاملة، بعنوان "أطلس عموم السرطانات".

يونيو

نشر TCGA مقالًا عن أورام الخصية ذات الخلايا الجرثومية.

نشر TCGA مقالًا عن ورم المتوسطة.

سبتمبر

عُقدت ندوة Cell عن إرث TCGA: الدراسات متعددة الأوميكس في السرطان (TCGA Legacy: Multli-Omic Studies in Cancer). وتواصل شبكة تحليل TCGA تنقيب البيانات للوصول إلى تطورات مضيئة جديدة.

2020

فبراير

تحليل عموم السرطانات للجينومات الكاملة ‏(Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes، PCAWG)، أثمر التعاون بين أكثر من 1300 عالم وطبيب من 37 دولة، في Nature والمجلات التابعة لها، عن نشر 23 مقالًا علميًا بالتزامن.

نتج عن هذا التحليل؛

• تحديد نحو خمس طفرات قائدة في كل جينوم سرطاني (لم توجد طفرات قائدة في 5% منها).
• وُجدت معظم الطفرات القائدة في المنطقة المرمّزة من الجينوم.
• يمكن لـ«ساعة جزيئية» تحديد الطفرات التي حدثت مبكرًا في تطور السرطان.
• قد تساعد أنماط الطفرات الوراثية على تحديد نوع السرطان (مما قد يساعد الأطباء على تحديد سرطان مجهول المنشأ/المصدر).

نتائج أطلس جينوم السرطان وتأثيراته

بعد جمع العينات الأخيرة وتسلسلها ورفع البيانات، أُتيحت قاعدة البيانات الجينومية (GDC)، وانتهى TCGA رسميًا عام 2018، بينما نُشر تحليل عموم السرطانات للجينومات الكاملة (PCAWG)، وهو أحد منتجات TCGA، عام 2020. وقد أثر هذا البرنامج الواسع عميقًا في أبحاث السرطان. ويستمر تأثير المشروع مستقبلًا عبر استخدام البيانات بطرق مختلفة. وساعد TCGA على إظهار أهمية جينوميات السرطان، وغيّر فهمنا له، وبدأ يغير تدبيره السريري أيضًا. وتمتد آثاره إلى تقنيات الصحة والعلوم والبيولوجيا الحاسوبية وأبحاث مجالات كثيرة أخرى. وتُتاح مجموعة البيانات الضخمة المنتجة بمساهمة أكثر من 20 ألف مريض بوصول مفتوح. وبفضل ذلك، أنجز باحثو البرنامج والباحثون المستقلون عنه الذين يستخدمون بياناته دراسات علمية كثيرة.

تأثيرات أطلس جينوم السرطان؛

• عمّق فهمنا للسرطان بتصنيفه وتوصيفه على المستوى الجزيئي
• أنشأ موارد غنية من البيانات الجينومية لمجتمعات بحثية واسعة
• دعم مجال البيولوجيا الحاسوبية
• ساعد في تطوير تقنيات الصحة والعلوم
• غيّر المسارات العلاجية لمرضى السرطان في الممارسة السريرية

تستضيف قاعدة البيانات الجينومية (GDC) مجموعات TCGA وبيانات أخرى يستطيع العلماء الوصول إليها من أي مكان. كما تتمتع بقدرات متطورة عديدة تتيح للباحثين الإجابة بسهولة أكبر عن أسئلة أكثر صلة سريريًا.