陈根：走进癌症，算法测癌

文/陈根

癌症的个性化，加之精准医学时代的到来，正对过去癌症临床指南造成了全新的、巨大的挑战。

事实上，一直以来，癌症作为一类复杂疾病，都是多种疾病的统称，包括肺癌、胃癌、肠道癌、皮肤癌等。这些癌症有一个共同的特性，就是细胞的异常增长。因为这些细胞区别于正常细胞，所以被称为癌细胞。这也让癌症成为一类个性化的疾病，不同人使用同种药，效果和副作用都不尽相同。

精准医疗的发展为个性化治疗癌症提供了技术条件。筛查、靶向治疗和免疫疗法、大数据、算法和癌症生物学的重要新知识正在改变我们预防、检测、诊断、治疗癌症的方式。这些进展帮助社会持续迈向实现癌症个体化治疗的目标。

现在，EPFL和UNIL的科学家们则称，他们在癌细胞上使用了一种新的算法，以获得知识以及组蛋白标记（H3K27ac）的变化和诱导细胞核中染色质区域的重新定位。科学家们还描述了被称为增强子和启动子的调节元素之间局部接触的改动如何影响肿瘤基因的表达。

该团队使用一种基于算法的新方法来研究癌细胞如何重组DNA的三维结构，以提高被称为致癌基因的促癌基因的活性。科学家们专注于细胞内DNA包装的四条染色体，以及染色体在细胞核的小范围内是如何组织的。在正常的DNA中，每个细胞携带23条染色体，每条染色体有两个副本。

然而，通常，染色体的结构和组织在癌细胞中会发生变化。在一个癌细胞中，8号染色体副本的一个片段可以连接到14号染色体副本上。染色体也可以采取更宽松或紧凑的结构，这取决于被称为表观遗传标记的化学修饰。

此次研究中，该团队使用了被称为Calder的遗传算法方法，它用于追踪基因组区域在细胞核内如何相互定位。该团队使用该方法来比较100多个样本中的基因组空间组织。

Calder追踪了由于表观遗传标记变化而从细胞核的一个区域“移动”到另一个区域的染色质区域。研究小组发现，在淋巴瘤细胞中，特定的表观遗传变化导致染色质区域被重新定位到细胞核的不同区域，导致新的局部相互作用，过度激活致癌基因的表达。

这项研究正试图获得对癌症的新认识以及抗击癌症的潜在方法，以便于在未来，个性化医疗能够有更多的依据。