Sekvensering avslöjar gener som triggar tumören
Mutationer i ickekodande arvsmassa kan påverka gener som i sin tur har betydelse för utveckling av glioblastom – en malign hjärntumör med mycket negativ prognos. Cancerforskare vid Uppsala universitet har utvecklat en metod för att identifiera sådana funktionella mutationer.
Det mänskliga genomet (den samlade arvsmassan) rymmer närmare 22 000 gener. Många studier har utforskat de knappa två procent av vårt dna som ger upphov till proteiner. Betydligt mindre är känt om de 98 procent som inte kodar för protein. Likväl rymmer dessa ickekodande regioner viktig information och reglerar bland annat om en gen är aktiv i olika vävnader, i olika utvecklingsstadier och i sjukdomar som cancer.
Cancer orsakas av genförändringar som leder till okontrollerad celldelning.Till de mest aggressiva cancerformerna hör så kallade glioblastom, en form av hjärntumör med mycket negativ prognos. Kunskapen om hur mutationer i ickekodande regioner påverkar glioblastom är begränsad. Forskare vid Uppsala universitet har därför helgenomsekvenserat DNA i tumörvävnad från patienter med glioblastom och analyserat de identifierade mutationerna.
Helgenomsekvensering läser av hela dna-koden
Nya tekniker har gjort det möjligt att sekvensera en individs hela genuppsättning (genom) både snabbt och billigt. Inom forskning och sjukvård förekommer det att hela eller stora delar av en individs genom sekvenseras. Det betyder att hela dna-koden läses av, det vill säga ordningen av de så kallade kvävebaserna (förkortade som bokstäverna A, T, C och G, som står för Adenin, Tymin, Cytosin och Guanin). Syftet kan vara att utreda den genetiska bakgrunden hos cancerpatienter eller i vissa andra svårdiagnostiserade medicinska fall.
Analysen kan även användas till att utläsa information om vissa egenskaper och släktskapsförhållanden. I dagsläget finns dock stora kunskapsluckor när det gäller att tyda resultatet av en helgenomsanalys.
– En central uppgift var att identifiera funktionella mutationer med koppling till reglerande funktioner och potentiell relevans för cancercellens utveckling, och att särskilja dem från alla slumpmässiga variationer utan förmodad betydelse, säger professor Karin Forsberg-Nilsson vid institutionen för immunologi, genetik och patologi vd Uppsala universitet.
Utgick från konserverat dna som tros ha viktiga funktioner
Forskarna utgick från att de dna-sekvenser som i däggdjur förblivit oförändrade genom evolutionen sannolikt har viktiga funktioner. De samkörde därför de identifierade mutationerna i cancercellerna med befintlig kunskap om hur dessas respektive genetiska regioner utvecklats under evolutionen.
– Vi valde att fokusera på en kategori mutationer i de bäst bevarade genetiska regionerna, vilka sannolikt har störst betydelse för reglering av gener, säger professor Kerstin-Lindblad-Toh vid institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi vid Uppsala universitet, och Broad Institute, USA.
Forskarna validerade sina resultat med en gen som kallas SEMA3C. Detta dels för att flera mutationer i ickekodande regulatoriska regioner lokaliserades nära SEMA3C. Dels för att tidigare forskning indikerat en koppling mellan SEMA3C och sämre cancerprognoser.
Hittade mutationer i reglerande dna-regioner
– Vi studerade hur mutationer i icke-kodande regioner påverkar SEMA3Cs funktion och aktivitet. Våra resultat visar att en specifik, evolutionärt konserverad, mutation i SEMA3C:s närhet stör bindning av vissa proteiner vars uppgift är att binda gener och reglera deras aktivitet, säger Karin Forsberg-Nilsson.
I studien identifierades även fler än 200 andra gener berikade för ickekodande mutationer i de aktuella regionerna. Sannolikt har också dessa potential för reglering, vilket ytterligare ökar antalet gener med betydelse för utveckling av hjärntumörer
– Våra resultat befäster vikten av hur genetiska förändringar i icke-kodande regioner kan kopplas till både deras biologiska funktion och sjukdomspatologi, konstaterar Karin Forsberg-Nilsson.
Vetenskaplig artikel:
Whole genome sequencing of glioblastoma reveals enrichment of non-coding constraint mutations in known and novel genes. Sharadha Sakthikumar et al. Genome Biology 2020
Kontakt:
Karin Forsberg Nilsson, professor vid institutionen för immunologi, genetik och patologi, Uppsala universitet, karin.nilsson@igp.uu.se
