韓國高等科學(xué)技術(shù)學(xué)院（KAIST,Korea Advanced Institute of Science and Technology）的研究小組鑒定出結(jié)腸腫瘤發(fā)生的基因網(wǎng)絡(luò)原則。這些原則未來將被用于尋找有效抗癌藥物的分子靶點。而且，該研究因為使用了系統(tǒng)生物學(xué)的方法得到人們的關(guān)注，系統(tǒng)生物學(xué)恰恰是生物技術(shù)（BT）和信息技術(shù)（IT）的綜合研究領(lǐng)域。

KAIST生物和腦部工程系Kwang Hyun Cho教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組成功地開展了這項研究；研究人員包括Dongkwan Shin博士以及學(xué)生研究員Jonghoon Lee和Jeong Ryeol Gong。11月2日，《自然通訊》（Nature Communications）雜志在線發(fā)表了此項研究結(jié)果。

人類癌癥是由基因突變引起的。基因突變的頻率因癌癥的類型各異而不同------例如，白血病和兒童癌癥中只有大約10個突變；但是在成人實體癌中平均有50個突變；由外部因素引發(fā)的癌癥甚至包含數(shù)百個突變（如肺癌）。

世界各地的癌癥研究人員正在努力識別病人體內(nèi)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的基因突變，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)重要的癌癥誘導(dǎo)基因（稱為“驅(qū)動基因”），用來開發(fā)抗癌藥物的靶點。然而，基因突變不僅影響其自身功能，而且通過相互作用影響其他基因。因此，現(xiàn)在的治療方法局限于靶向少數(shù)癌癥誘導(dǎo)基因，而沒有進(jìn)一步了解基因網(wǎng)絡(luò)，所以目前的藥物只在少數(shù)患者中有效，并且常常導(dǎo)致耐藥性。

Cho教授的研究小組利用癌癥患者的大規(guī)模基因組數(shù)據(jù)，建立了有關(guān)基因相互作用網(wǎng)絡(luò)中多個基因突變協(xié)同效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。該模型構(gòu)建的基礎(chǔ)是國際癌癥基因組聯(lián)盟提出的癌癥基因組圖譜（TCGA）。研究小組成功地通過臨床特征，量化了基因網(wǎng)絡(luò)突變對結(jié)腸癌患者群體的影響。

而且，研究人員利用大規(guī)模計算機(jī)模擬分析，鑒定了腫瘤發(fā)生過程中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，這是第一個被識別的隱藏的基因網(wǎng)絡(luò)原理。臨界相變是物質(zhì)通過相變突然變化的現(xiàn)象。過去，人們無法確定是否存在轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，因為在腫瘤發(fā)生過程中很難追蹤基因突變的序列。

該研究小組采用了基于系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法發(fā)現(xiàn)，如果已知的“驅(qū)動基因”突變順序地緊隨其后，那么結(jié)腸癌腫瘤的形成就會顯示出一個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。研究小組利用自主開發(fā)的數(shù)學(xué)模型，可能研發(fā)出一種新的抗癌靶向藥物，能夠最有效地抑制，在癌癥患者當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的許多基因突變的影響。特別是，研究人員不僅可以評估“驅(qū)動基因”，而且可以評估受基因突變的影響的其他“乘客基因”，以便找到最有效的藥物靶標(biāo)。

Cho教授說：“人們對腫瘤發(fā)生過程中許多基因突變的作用知之甚少。”他繼續(xù)說，“在這項研究中，系統(tǒng)生物學(xué)方法首次發(fā)現(xiàn)了基因網(wǎng)絡(luò)的原理，從一個新的角度提出了抗癌藥物靶點識別的可能性。”

這項研究是由韓國科學(xué)信息通信技術(shù)部（Ministry of Science and ICT）和韓國國家研究基金會（NRF）資助的。

來源：韓國科學(xué)技術(shù)院（Korea Advanced Institute of Science and Technology）

作者：Dongkwan Shin, Jonghoon Lee, Jeong-Ryeol Gong, Kwang-Hyun Cho.

翻譯：麻省醫(yī)療國際 曹靜