Использование социальной сети генома, чтобы найти драйверы рака

Предоставлено: Лорен Соломон, Broad Communications (адаптировано из Horn H, Lawrence MS, et al.)

Любая опухоль может содержать мутации в тысячах разных генов. Задача состоит в том, чтобы найти мутации-драйверы, которые способствуют развитию рака и могут быть многообещающими мишенями для лечения, в стоге сена пассажиров (мутации, которые, хотя и присутствуют в опухоли, не помогают ей расти или распространяться).

В статье, опубликованной в Nature Methods, группа под руководством Хайко Хорна и Каспера Лаге из Центра психиатрических исследований Стэнли Института Броуда и Массачусетской больницы общего профиля MGH; Майкл Лоуренс и Джесси Бем из Широкой программы борьбы с раком; и Гэд Гетц из Cancer Program и MGH описывают NetSig, вычислительный инструмент с открытым исходным кодом, который ищет мутации, вызывающие рак, путем объединения данных генома рака с данными взаимодействия белков. NetSig предназначен для дополнения существующих инструментов и расширения возможностей обнаружения раковых геномов в любом существующем конвейере анализа.

Взаимодействие с белками открывает своего рода геномный Facebook, социальную сеть, через которую гены обмениваются информацией и выполняют функции клетки. Дополнительная функциональная перспектива может помочь исследователям с большей уверенностью идентифицировать драйверы, особенно в генах, которые мутируют лишь изредка.

С этой целью NetSig использует InWeb_InBioMap (InWeb_IM), карту взаимодействия белков с данными о более чем полумиллионе белок-белковых взаимодействий. Лаборатория Лаге разработала InWeb_IM в 2016 году для функциональной интерпретации больших наборов геномных данных.  

Для разработки NetSig команда объединила InWeb_IM с данными экзома, полученными из атласа ракового генома (TCGA), по 4742 опухолям, охватывающим 21 тип рака. Затем команда проверила возможности инструмента в серии экспериментов in silico и in vivo, обнаружив, что NetSig может:

  • Выявить известные причины рака в 60 процентах протестированных типов опухолей, включая опухоли с относительно небольшим количеством образцов.
  • Предсказать новые гены-драйверы, которые, как показали эксперименты по валидации, проведенные с инициативой Target Accelerator в рамках программы по борьбе с раком, действительно способствовали развитию опухоли.
  • Выявление ранее незамеченных драйверов, скрывающихся в TCGA и других наборах данных. В частности, NetSig выявил, что от 4 до 14 процентов пациентов с опухолями легких, ранее считавшихся онкоген-отрицательными (то есть не имевшие обнаруживаемых онкогенов), на самом деле могут иметь дополнительные копии генов AKT2 или TFDP2, способствующие развитию рака.