Что такое Атлас генома рака? История и важные этапы

Один из важнейших поворотных моментов в истории человечества и науки — безусловно, Проект «Геном человека»! Начатый в 1990 году и завершённый в 2003 году, он одновременно стал одной из крупнейших инвестиций в человечество. После завершения проекта наши знания о многих заболеваниях, включая рак, многократно выросли, но выяснилось и то, как мало мы знаем о биологии и генетике рака. Поэтому в 2005 году был запущен проект «Атлас генома рака». Истоки используемых сегодня и будущих инновационных методов лечения — большинства «умных» противораковых препаратов — лежат в этом генетическом проекте.

Прежде чем перейти к подробной истории TCGA, ниже можно ознакомиться с разделом «Краткая история генетических исследований рака» в наглядной форме:

Что такое Атлас генома рака?

Атлас генома рака (The Cancer Genome Atlas = TCGA) — геномный проект, молекулярно описавший более 20 тысяч опухолей 33 типов рака и сравнивший их с образцами нормальной ткани.

Проект фактически стартовал в 2006 году, объединив исследователей разных дисциплин под руководством Национального института рака США (US-NCI) и Национального института исследования генома человека США (NHGRI).

В последующие годы проект TCGA создал более 2.5 петабайт геномных, эпигеномных, транскриптомных и протеомных данных. Эти данные позволяют совершенствовать возможности диагностики, лечения и профилактики рака и продолжают оставаться в открытом доступе для всех желающих проводить исследования.

Хронология и важные этапы TCGA

2005

Февраль

Рабочая группа по биомедицинским технологиям Национального консультативного совета США по раку предложила запустить «Проект генома рака человека», чтобы всесторонне изучить геномные изменения, лежащие в основе всех основных видов рака.

Что такое геном?

Геном — совокупность всех инструкций, содержащихся в ДНК. В ядре каждой нашей клетки находятся 2 копии ДНК: одна от матери, другая от отца. ДНК особым образом сворачивается и упаковывается, формируя хромосомы. В клетках находятся 46 хромосом с упакованными спиралями ДНК: 23 от матери и 23 от отца.

Июль

NCI и NHGRI провели семинар «На пути к всестороннему геномному анализу рака», посвящённый реализации пилотного этапа Проекта генома рака человека.

Декабрь

NIH выделило пилотный бюджет в 100 миллионов долларов и запустило 3-летний проект «Атлас генома рака».

2006

Май

TCGA провело семинар для обсуждения правил публикации данных, которые обеспечат исследователям удобный доступ при сохранении конфиденциальности пациентов.

Сентябрь

NIH объявило, что раковые опухоли лёгкого, головного мозга и яичников станут первыми видами рака для геномного картирования в рамках TCGA.

Октябрь

NIH объявило о создании таких компонентов TCGA, как Центры характеристики генома рака и Центр координации данных.

Ноябрь

NHGRI объявил о финансировании 3 крупномасштабных центров секвенирования генома. 

2007

Июнь

TCGA объявило о выделении грантов для развития технологий геномной характеристики.

Осуществлена первая передача данных из Центров характеристики генома рака в Центр координации данных.

2008

Январь

Команда проекта собралась, чтобы обсудить первую версию портала данных TCGA и инструментов анализа.

Апрель

TCGA обновило правила информированного согласия.

Сентябрь

Опубликован промежуточный анализ глиобластомы, определивший 3 критически важных сигнальных пути.  

2009

Февраль

Данные рака яичников загружены в Центр координации данных.

Март

Центр секвенирования генома перешёл от секвенирования 601 гена к методам гибридного захвата, нацеленным на более 6000 генов и последовательностей miRNA.

Июнь

Центр секвенирования генома начал применять секвенирование нового поколения, производя данные полных экзомов и геномов.

Сентябрь

NIH профинансировало 7 центров анализа геномных данных для интеграции и анализа больших объёмов разнородных данных, создаваемых центрами характеристики.

2010

Сентябрь

При поддержке американского Закона о восстановлении экономики и реинвестициях 2009 года NIH расширило TCGA для картирования 20 типов рака.

Декабрь

Открытые данные TCGA впервые стали доступны через портал данных Международного консорциума генома рака.

2011

Июль

TCGA опубликовало статью о раке яичников.

Октябрь

TCGA сообщило Центрам характеристики генома о достижении рубежа 5000.

Ноябрь

Центр секвенирования генома поддержал работу TCGA повторным финансированием секвенирования.

TCGA провело Первый ежегодный научный симпозиум.

2012

Январь

TCGA создало Cancer Genomics Hub (CGHub) как новый источник данных проекта.

Июль

Опубликована статья о колоректальной карциноме, показывающая опухоли ободочной и прямой кишки как один подтип рака.

Сентябрь

TCGA опубликовало статью о плоскоклеточном раке лёгкого, представив сложные геномные изменения и повторяющиеся мутации в генах, включая TP53.

Октябрь

TCGA опубликовало статью о раке молочной железы, представив его молекулярное сходство с раком яичников.

Ноябрь

TCGA провело Второй ежегодный симпозиум.

Декабрь

NCI заключил контракт на разработку Защищённого облака данных TCGA, чтобы исследователи могли анализировать большие объёмы геномных данных в безопасной облачной среде.

2013

Май

TCGA опубликовало статью об остром миелоидном лейкозе и карциноме эндометрия.

Июнь

Опубликована статья о светлоклеточной почечно-клеточной карциноме.

Октябрь

TCGA использовало более новые данные секвенирования следующего поколения (NGS) в опубликованном расширенном исследовании глиобластомы.

Создана рабочая группа панонкологического анализа для сбора данных разных типов рака и проведения исследований.

Декабрь

TCGA сформировало коллекцию образцов, включающую более 20000 биологических проб в совокупности.

2014

Январь

TCGA опубликовало статью о раке мочевого пузыря.

Май

TCGA провело Третий ежегодный научный симпозиум.

Июнь

Доставлены последние образцы для геномной характеристики.

Июль

TCGA опубликовало статьи об аденокарциноме лёгкого и аденокарциноме желудка.

Август

TCGA опубликовало статью о хромофобной почечно-клеточной карциноме — редкой форме рака почки.

Октябрь

TCGA опубликовало статью о папиллярной карциноме щитовидной железы.

2015

Январь

TCGA опубликовало статью о плоскоклеточных карциномах головы и шеи.

Май

TCGA опубликовало Четвёртый ежегодный научный симпозиум.

Июнь

TCGA опубликовало статью о глиоме низкой степени злокачественности и кожной меланоме.

Октябрь

TCGA опубликовало статью об инвазивной дольковой карциноме — подтипе наиболее распространённого инвазивного рака молочной железы.

Руководители TCGA Jean C. Zenklusen и Carolyn Hutter получили Приз зрительских симпатий наград Samuel J. Heyman «За службу Америке» (Sammies) 2015 года.

Ноябрь

TCGA опубликовало статью о раке предстательной железы.

2016

Январь

TCGA опубликовало статью о папиллярной почечно-клеточной карциноме.

Май

TCGA опубликовало статью об адренокортикальной карциноме — редком виде рака — и о сравнении карциномы лёгкого с плоскоклеточной карциномой.

Июнь

NCI создал Genomic Data Commons (GDC) — объединённую систему, содержащую геномные данные TCGA и других программ и исследований.

Июль

Портал данных TCGA и CGHub закрылись.

2017

Январь

TCGA опубликовало статью о раке пищевода и раке шейки матки.

Февраль

TCGA опубликовало статью о феохромоцитомах и параганглиомах — редких нейроэндокринных опухолях.

Март

TCGA опубликовало статью о карциносаркоме матки и холангиокарциноме.

Июнь

TCGA опубликовало статью о гепатоцеллюлярной карциноме печени.

Август

TCGA опубликовало статью о протоковой аденокарциноме поджелудочной железы и увеальной меланоме глаза.

Октябрь

TCGA опубликовало расширенное исследование рака мочевого пузыря.

Ноябрь

TCGA опубликовало статью о саркомах мягких тканей.

2018

Февраль

TCGA опубликовало статью об эпителиальных опухолях тимуса.

Апрель

TCGA опубликовало коллекцию сравнительных анализов разных видов рака, подробно изучающих общие темы на основе полного набора данных проекта, под названием «Панонкологический атлас».

Июнь

TCGA опубликовало статью о герминогенных опухолях яичка.

TCGA опубликовало статью о мезотелиоме.

Сентябрь

Проведён симпозиум Cell «Наследие TCGA: мультиомные исследования рака» (TCGA Legacy: Multli-Omic Studies in Cancer). Аналитическая сеть TCGA продолжает добывать данные для новых открытий.

2020

Февраль

Панонкологический анализ полных геномов (Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes, PCAWG), объединивший более 1300 учёных и врачей из 37 стран, привёл к появлению в Nature и связанных с ним журналах 23 одновременно опубликованных научных статей.

По результатам этого анализа:

• В каждом геноме рака выявлено примерно пять драйверных мутаций (в % 5 драйверных мутаций не было).
• Установлено, что большинство драйверных мутаций находится в кодирующей области генома.
• «Молекулярные часы» могут определять, какие мутации произошли на ранних этапах эволюции рака.
• Паттерны генетических мутаций могут помочь определить тип рака, что позволяет врачам распознавать опухоли с неизвестным первичным источником.

Результаты и влияние Атласа генома рака

После сбора и секвенирования последних образцов и загрузки данных Genomic Data Commons (GDC) открылся для доступа; TCGA официально завершилось в 2018 году, а его продукт — панонкологический анализ полных геномов (PCAWG) — был опубликован в 2020 году. Эта крупномасштабная программа глубоко повлияла на исследования рака. Использование данных разными способами продолжает расширять её влияние. TCGA помогло показать важность геномики рака, изменило наше понимание заболевания и начало менять его клиническое лечение. Влияние проекта распространяется на медицинские и научные технологии, вычислительную биологию и многие другие области. Огромный набор данных, созданный при участии более 20 тысяч пациентов, находится в открытом доступе. Благодаря этому множество научных работ выполнили как исследователи программы, так и независимые учёные, использующие эти данные.

Влияние Атласа генома рака:

• Углубил понимание рака благодаря молекулярной классификации и характеристике
• Создал богатые источники геномных данных для широкого исследовательского сообщества
• Поддержал развитие вычислительной биологии
• Способствовал развитию медицинских и научных технологий
• Изменил подходы к лечению онкологических пациентов в клинике

Genomic Data Commons (GDC) содержит наборы данных TCGA и других проектов, доступные учёным из любой точки мира. Его расширенные возможности также позволяют исследователям легче отвечать на клинически значимые вопросы.