اطلس ژنوم سرطان چیست؟ تاریخ و نقطه‌های عطف مهم

بی‌تردید یکی از مهم‌ترین نقطه‌های عطف علم و بشر، پروژه ژنوم انسان است! این پروژه که در 1990 آغاز و در 2003 تکمیل شد، از بزرگ‌ترین سرمایه‌گذاری‌ها برای بشریت نیز بود. با پایان آن، دانش ما درباره بسیاری از بیماری‌ها مانند سرطان چندین برابر شد؛ اما روشن شد چقدر درباره زیست‌شناسی و ژنتیک سرطان کم می‌دانیم. به همین دلیل در 2005 پروژه اطلس ژنوم سرطان آغاز شد. خاستگاه درمان‌های نوآورانه (بیشتر داروهای هوشمند سرطان) که امروز و در آینده به کار می‌روند، همین پروژه ژنتیکی است.

پیش از تاریخ تفصیلی TCGA، در زیر خلاصه تاریخ پژوهش‌های ژنتیکی سرطان را می‌بینید:

اطلس ژنوم سرطان چیست؟

اطلس ژنوم سرطان (The Cancer Genome Atlas= TCGA)، پروژه‌ای ژنومی است که از 33 نوع سرطان، بیش از 20 هزار تومور را مولکولی توصیف و با نمونه‌های بافت طبیعی مقایسه می‌کند.

پروژه با گردهم‌آوردن پژوهشگران رشته‌های گوناگون توسط مؤسسه ملی سرطان آمریکا (US-NCI) و مؤسسه ملی پژوهش ژنوم انسان آمریکا (NHGRI)، در 2006 عملاً آغاز شد.

در سال‌های بعد، TCGA بیش از 2.5 پتابایت داده ژنومی، اپی‌ژنومی، ترنسکریپتومی و پروتئومی تولید کرد. این داده‌ها که به گسترش توان ما در تشخیص، درمان و پیشگیری سرطان کمک می‌کنند، همچنان برای همه علاقه‌مندان پژوهش، دسترس‌پذیر و باز هستند.

خط زمانی و نقطه‌های عطف TCGA

2005

فوریه

گروه کاری فناوری زیست‌پزشکی هیئت ملی مشورتی سرطان آمریکا پیشنهاد آغاز «پروژه ژنوم سرطان انسان» را داد تا دگرگونی‌های ژنومی زیربنای همه سرطان‌های اصلی به‌طور جامع فهمیده شود.

ژنوم چیست؟

ژنوم، مجموعه همه دستورهای موجود در DNA است. در هسته هر سلول ما، 2 نسخه DNA، یکی از مادر و دیگری از پدر، وجود دارد. DNA با تاخوردن و بسته‌بندی ویژه کروموزوم می‌سازد. سلول‌های ما 46 کروموزوم با رشته‌های بسته‌بندی‌شده DNA دارند (23 از مادر و 23 از پدر).

ژوئیه

NCI و NHGRI کارگاهی با عنوان «به‌سوی تحلیل جامع ژنومی سرطان» برای اجرای مرحله آزمایشی پروژه ژنوم سرطان انسان برگزار کردند.

دسامبر

NIH، بودجه آزمایشی 100 میلیون دلاری را برای آغاز پروژه 3 ساله «اطلس ژنوم سرطان» به کار گرفت.

2006

مه

TCGA کارگاهی برای گفت‌وگو درباره مقررات انتشار داده برگزار کرد تا پژوهشگران به‌آسانی به داده‌ها دسترسی داشته باشند و هم‌زمان محرمانگی بیماران حفظ شود.

سپتامبر

NIH اعلام کرد سرطان‌های ریه، مغز و تخمدان، نخستین سرطان‌هایی خواهند بود که از نظر ژنومی نقشه‌برداری می‌شوند و این کار را TCGA انجام می‌دهد.

اکتبر

NIH بخش‌های مراکز توصیف ژنوم سرطان و مرکز هماهنگی داده TCGA را اعلام کرد.

نوامبر

NHGRI تأمین بودجه 3 مرکز بزرگ توالی‌یابی ژنوم را اعلام کرد. 

2007

ژوئن

TCGA اعلام کرد برای پشتیبانی از توسعه فناوری‌های توصیف ژنومی، کمک‌هزینه اعطا می‌کند.

نخستین جریان داده از مراکز توصیف ژنوم سرطان به مرکز هماهنگی داده برقرار شد.

2008

ژانویه

تیم پروژه برای گفت‌وگو درباره نخستین نسخه درگاه داده TCGA و ابزارهای تحلیل داده گرد هم آمد.

آوریل

TCGA سیاست‌های رضایت آگاهانه را به‌روز کرد.

سپتامبر

تحلیل میانی گلیوبلاستوما منتشر شد که 3 مسیر پیام‌رسانی کلیدی را شناسایی می‌کرد.  

2009

فوریه

داده‌های سرطان تخمدان در مرکز هماهنگی داده بارگذاری شد.

مارس

مرکز توالی‌یابی ژنوم از توالی‌یابی 601 ژن به فنون گیراندازی هیبریدی رفت که بیش از 6000 ژن و توالی miRNA را هدف می‌گرفتند.

ژوئن

مرکز توالی‌یابی ژنوم استفاده از توالی‌یابی نسل دوم برای تولید داده کل اگزوم و ژنوم را آغاز کرد.

سپتامبر

NIH به 7 مرکز تحلیل داده ژنوم بودجه داد تا حجم عظیم و انواع داده‌های مراکز توصیف را یکپارچه و تحلیل کنند.

2010

سپتامبر

NIH با پشتیبانی قانون بهبود و سرمایه‌گذاری مجدد آمریکا در 2009، TCGA را برای نقشه‌برداری 20 نوع سرطان گسترش داد.

دسامبر

داده‌های باز TCGA نخستین بار از راه درگاه داده کنسرسیوم بین‌المللی ژنوم سرطان عرضه شد.

2011

ژوئیه

TCGA مقاله‌ای درباره سرطان تخمدان منتشر کرد.

اکتبر

TCGA نقطه عطف 5000 را به مراکز توصیف ژنوم منتقل کرد.

نوامبر

مرکز توالی‌یابی ژنوم با تأمین دوباره بودجه از تلاش توالی‌یابی TCGA پشتیبانی کرد.

TCGA نخستین سمپوزیوم علمی سالانه را برگزار کرد.

2012

ژانویه

TCGA مرکز Cancer Genomics Hub با نام CGHub را به‌عنوان منبع تازه داده TCGA ایجاد کرد.

ژوئیه

مقاله‌ای درباره کارسینوم کولورکتال منتشر شد که تومورهای کولون و رکتوم را برای تشکیل یک زیرنوع سرطان نشان می‌داد.

سپتامبر

TCGA مقاله سرطان ریه سلول سنگفرشی منتشر کرد که دگرگونی‌های پیچیده ژنومی و جهش‌های تکرارشونده در ژن‌هایی مانند TP53 را نشان می‌داد.

اکتبر

TCGA مقاله‌ای درباره سرطان پستان و شباهت‌های مولکولی آن با سرطان تخمدان منتشر کرد.

نوامبر

TCGA دومین سمپوزیوم سالانه را برگزار کرد.

دسامبر

NCI برای توسعه ابر داده محافظت‌شده TCGA قرارداد بست تا پژوهشگران حجم عظیم داده ژنومی را در محیط ابری امن تحلیل کنند.

2013

مه

TCGA مقاله‌ای درباره لوسمی میلوئید حاد و کارسینوم آندومتر منتشر کرد.

ژوئن

مقاله‌ای درباره کارسینوم کلیه سلول روشن منتشر شد.

اکتبر

TCGA با استفاده از روش تازه‌تر توالی‌یابی نسل بعدی (NGS) مطالعه گسترش‌یافته‌ای درباره گلیوبلاستوما منتشر کرد.

گروه کاری تحلیل پان‌سرطان برای گردآوری داده سرطان‌های متعدد و انجام پژوهش تشکیل داد.

دسامبر

TCGA مجموعه‌ای با بیش از 20.000 نمونه زیستی گردآوری‌شده تشکیل داد.

2014

ژانویه

TCGA مقاله‌ای درباره سرطان مثانه منتشر کرد.

مه

TCGA سومین سمپوزیوم علمی سالانه را برگزار کرد.

ژوئن

آخرین نمونه‌ها برای توصیف ژنوم تحویل شدند.

ژوئیه

TCGA مقالاتی درباره آدنوکارسینوم ریه و آدنوکارسینوم معده منتشر کرد.

اوت

TCGA مقاله‌ای درباره کارسینوم کلیه کروموفوب، شکل نادر سرطان کلیه، منتشر کرد.

اکتبر

TCGA مقاله‌ای درباره کارسینوم پاپیلری تیروئید منتشر کرد.

2015

ژانویه

TCGA مقاله کارسینوم‌های سلول سنگفرشی سر و گردن منتشر کرد.

مه

TCGA چهارمین سمپوزیوم علمی سالانه را منتشر کرد.

ژوئن

TCGA مقاله‌ای درباره گلیوم کم‌درجه و ملانوم کوتواموز منتشر کرد.

اکتبر

TCGA مقاله‌ای درباره کارسینوم لوبولار تهاجمی، زیرنوع شایع‌ترین سرطان پستان تهاجمی، منتشر کرد.

Jean C. Zenklusen و Carolyn Hutter از مدیران TCGA، در 2015 جایزه انتخاب مردمِ مدال‌های خدمت به آمریکای Samuel J. Heyman (Sammies) را بردند.

نوامبر

TCGA مقاله‌ای درباره سرطان پروستات منتشر کرد.

2016

ژانویه

TCGA مقاله‌ای درباره کارسینوم کلیه پاپیلری منتشر کرد.

مه

TCGA مقاله‌ای درباره کارسینوم آدرنوکورتیکال، سرطانی نادر، و مقایسه کارسینوم ریه با کارسینوم سلول سنگفرشی منتشر کرد.

ژوئن

NCI سامانه یکپارچه Genomic Data Commons (GDC) را ایجاد کرد تا داده‌های ژنومی TCGA و دیگر برنامه‌ها و مطالعات را در بر بگیرد.

ژوئیه

درگاه داده TCGA و CGHub بسته شدند.

2017

ژانویه

TCGA مقاله‌ای درباره سرطان‌های مری و سرطان دهانه رحم منتشر کرد.

فوریه

TCGA مقاله‌ای درباره فئوکروموسیتوما و پاراگانگلیوما، تومورهای نادر نورواندوکرین، منتشر کرد.

مارس

TCGA مقاله‌ای درباره کارسینوسارکوم رحم و کلانژیوکارسینوم منتشر کرد.

ژوئن

TCGA مقاله‌ای درباره کارسینوم هپاتوسلولار (کبد) منتشر کرد.

اوت

TCGA مقاله‌ای درباره آدنوکارسینوم مجرایی پانکراس و ملانوم یووه‌آ (چشم) منتشر کرد.

اکتبر

TCGA مطالعه گسترش‌یافته سرطان مثانه را منتشر کرد.

نوامبر

TCGA مقاله‌ای درباره سارکوم بافت نرم منتشر کرد.

2018

فوریه

TCGA مقاله‌ای درباره تومورهای اپی‌تلیال تیموس منتشر کرد.

آوریل

TCGA با استفاده از کل مجموعه داده خود، مجموعه‌ای از تحلیل‌های بین‌سرطانی برای بررسی تفصیلی موضوعات فراگیر سرطان با نام "اطلس پان‌سرطان" منتشر کرد.

ژوئن

TCGA مقاله‌ای درباره تومورهای سلول زایای بیضه منتشر کرد.

TCGA مقاله‌ای درباره مزوتلیوما منتشر کرد.

سپتامبر

سمپوزیوم Cell درباره «میراث TCGA: مطالعات چنداُمیک در سرطان» (TCGA Legacy: Multli-Omic Studies in Cancer) برگزار شد. شبکه تحلیل TCGA همچنان برای یافته‌های روشنگر تازه، داده‌کاوی می‌کند.

2020

فوریه

تحلیل پان‌سرطانِ کل ژنوم‌ها (Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes، PCAWG)، با همکاری افرادی از 37 کشور و بیش از 1300 دانشمند و پزشک، در Nature و نشریات وابسته، هم‌زمان به انتشار 23 مقاله علمی انجامید.

در نتیجه این تحلیل؛

• در هر ژنوم سرطان حدود پنج جهش راه‌انداز شناسایی شد (در % 5 جهش راه‌انداز وجود نداشت).
• مشخص شد بیشتر جهش‌های راه‌انداز در ناحیه رمزگذار ژنوم‌اند.
• یک «ساعت مولکولی» می‌تواند مشخص کند کدام جهش‌ها زودتر در تکامل سرطان رخ داده‌اند.
• الگوهای جهش ژنتیکی می‌توانند به تعیین نوع سرطان کمک کنند؛ این امر ممکن است در شناسایی سرطان با محل اولیه یا منشأ نامعلوم به پزشکان کمک کند.

نتایج و اثرات اطلس ژنوم سرطان

با گردآوری و توالی‌یابی آخرین نمونه‌ها و بارگذاری داده، Genomic Data Commons (GDC) دسترس‌پذیر شد و TCGA در 2018 رسماً پایان یافت؛ اما محصول آن، تحلیل پان‌سرطان کل ژنوم‌ها (PCAWG)، در 2020 منتشر شد. این برنامه بزرگ پژوهش سرطان را عمیقاً تحت‌تأثیر قرار داده و با کاربردهای مختلف داده، اثر آینده‌اش ادامه دارد. TCGA به روشن‌کردن اهمیت ژنومیک سرطان کمک کرد، فهم ما را تغییر داد و دگرگونی درمان بالینی را آغاز کرد. اثر پروژه به فناوری سلامت و علم، زیست‌شناسی محاسباتی و پژوهش حوزه‌های دیگر می‌رسد. مجموعه عظیم داده با مشارکت بیش از 20 هزار بیمار به‌صورت باز عرضه می‌شود؛ پژوهشگران برنامه و پژوهشگران مستقلِ استفاده‌کننده از داده، از این راه مطالعات علمی فراوان انجام داده‌اند.

اثرات اطلس ژنوم سرطان؛

• با طبقه‌بندی و توصیف مولکولی سرطان، فهم ما را عمیق‌تر کرده است
• منابع غنی داده ژنومی برای جوامع گسترده پژوهشی ایجاد کرده است
• از زیست‌شناسی محاسباتی پشتیبانی کرده است
• به پیشرفت فناوری‌های سلامت و علم کمک کرده است
• مسیرهای درمان بیماران سرطان در بالین را تغییر داده است

Genomic Data Commons (GDC) داده‌های TCGA و دیگر مجموعه‌ها را نگه می‌دارد که دانشمندان از هر جا به آن‌ها دسترسی دارند. قابلیت‌های توسعه‌یافته متعددی نیز دارد که پاسخ‌دادن به پرسش‌های مرتبط‌تر با بالین را برای پژوهشگران آسان می‌کند.