邵營波，張 瑾

到目前為止，人們對腫瘤發(fā)生機制的認識可歸納為幾個基本假說，即基因突變、染色體易位、表觀遺傳修飾和干細胞起源。然而到目前為止，僅有一小部分的基因變異得到證實，獲得的信息非常有限。而那些在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中起關鍵作用的基因變化還不明確。因此，要回答基因突變與腫瘤關系這一問題，首先需要揭示全部基因變異的規(guī)律，進一步利用這一研究成果，實現(xiàn)腫瘤個體化治療。而實現(xiàn)這一目標的前提在于要從全基因組水平上闡明腫瘤基因變異的規(guī)律，這不僅是分子醫(yī)學發(fā)展的基礎，也是未來醫(yī)藥科學發(fā)展的基礎。而人類基因變異組計劃(HVP)［1］為腫瘤全基因組及其他疾病的研究開辟了新的道路，具有廣闊的發(fā)展前景。

人類基因組計劃的完成標志著后基因組時代的開始，人類基因組計劃完成了人類基因組的全部測序工作，為后基因組時代研究基因如何影響生命活動奠定了堅實的基礎。隨著越來越多的基因變異被研究者發(fā)現(xiàn)，亟須建立一個完善的系統(tǒng)來收集、記錄、儲存這些變異基因信息以指導臨床實踐和基礎研究。2006年，HVP正式啟動，HVP是一項浩大的首創(chuàng)性國際合作工程，旨在收集所有與人類疾病相關的遺傳變異，使得全世界的臨床醫(yī)生和科學家能夠共享這些疾病相關遺傳數(shù)據(jù)，應用于基礎研究和臨床實踐中［2-4］。

1 HVP研究背景

基因變異與大約10%的人類疾病相關，據(jù)推斷，在世界范圍內(nèi)有60%的人口受到基因變異的影響，5%的人口受基因變異影響的時間超過25年。1949年，人類已經(jīng)在分子水平上詳細闡釋了與疾病相關的基因變異，但是直到20世紀80年代，基因變異數(shù)據(jù)的收集整理工作才由Victor Mckusick教授啟動，由他建立的人類孟德爾遺傳在線數(shù)據(jù)庫 (online Medelian inheritance in man，OMIM)搜集了大量的基因變異信息。人類基因突變數(shù)據(jù)庫(HGMD)［5-6］是由英國卡爾地夫醫(yī)學遺傳研究所構建的，從約250種期刊中收集突變信息。用計算機和手工結合的方法來掃描這些期刊以尋找相關基因變異信息，包括在編碼區(qū)、調(diào)控區(qū)和剪接區(qū)域的點突變，還包括插入、缺失、復制及重復。OMIM以及后來建立的HGMD收集了已經(jīng)發(fā)表的基因變異信息，但是在實驗室和臨床中發(fā)現(xiàn)的但尚未發(fā)表的基因變異信息并未收錄在內(nèi)。

為了解決基因變異數(shù)據(jù)系統(tǒng)性收集的問題，1994年，在美國人類遺傳學的蒙特利爾會議上，一些遺傳學家提出建立位點特異性變異庫 (locus specific databases，LSDBs)［7］，收集與某一特定基因相關的突變信息。這次會議促使國際人類基因組組織 (HUGO)成立了人類基因組織突變數(shù)據(jù)庫行動組，并進一步發(fā)展成為人類基因組突變學會 (human genome variation society，HGVS)。此后，研究又發(fā)現(xiàn)基因變異除了與遺傳性疾病相關外，與一些常見的疾病和耐藥性也可能相關，這促使人們對單核苷酸多態(tài)性 (SNPs)［8］進行研究，研究數(shù)據(jù)主要收錄在單核苷酸多態(tài)性數(shù)據(jù)庫 (dbSNP)中。上述數(shù)據(jù)庫的建立為基因變異的研究創(chuàng)造了有利條件，但遺憾的是上述數(shù)據(jù)庫仍不能完整收錄與人類疾病相關的所有基因變異信息。

2006年，在澳大利亞墨爾本會議上，來自各個國家的遺傳學家一致同意啟動HVP，HVP旨在收集、校對和發(fā)表所有的與人類健康相關的基因變異相關信息。自此，HVP正式啟動。HVP旨在全面建立各個基因座位專一數(shù)據(jù)庫 (locus-specific database，LSDB)，收集輸入所有文獻報道和研究、臨床機構尚未發(fā)表的致病突變和非致病變異，分析揭示基因型和臨床表型的相關關系及發(fā)病的分子機制，以期能夠準確進行臨床基因診斷，正確防治疾病，實現(xiàn)個性化醫(yī)療。

2 HVP 的目標［9-10］

2.1 獲得所有與人類疾病相關的基因變異數(shù)據(jù)，對每個基因上的突變逐一進行人工校閱后存儲在一個中心結點 (數(shù)據(jù)庫)。在不同國家提供該中心節(jié)點的鏡像網(wǎng)站，并最大限度保證數(shù)據(jù)安全和一致性，用戶可以通過一個統(tǒng)一的界面查閱這些數(shù)據(jù)。

2.2 提供一個標準的系統(tǒng) (包括統(tǒng)一的基因變異領域的所有專業(yè)術語以及基因參考序列)和各種支持系統(tǒng) (主要是軟件)，方便醫(yī)學診斷實驗室使用，并對人類變異知識的積累有所貢獻。

2.3 建立各種系統(tǒng)，確保人類變異信息得到足夠的人工校閱，并提高校閱的準確度，減少錯誤。校閱范圍可以是基因(位點)特異性突變、國家或人種特異性突變、疾病特異性突變等。最終目標是建立一個覆蓋人類基因組的、廣泛的變異數(shù)據(jù)集合。

2.4 建立一套結構化的分層機制，確保臨床工作人員可以使用它對與某個遺傳變異可能導致的潛在結果 (如疾病)進行判定。加強變異數(shù)據(jù)提供者與使用者之間的相互溝通，鼓勵臨床工作人員提供數(shù)據(jù)或者對數(shù)據(jù)進行修正和補充。

2.5 支持發(fā)展中國家全面參與人類變異信息的收集、分析和共享，并開展相關研究。在世界范圍內(nèi)建立一個通信與教育項目，收集并傳播與人類變異有關的知識。

3 HVP 的內(nèi)容［11-12］

HVP［13-14］是一項涉及臨床醫(yī)生、生物學家、生物分子實驗室的國際性工程。倫理、命名與標準、論文發(fā)表、臨床數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)存取整合、實驗室數(shù)據(jù)收集、致病性分析、國家數(shù)據(jù)收集、應用轉化及個體化醫(yī)學、數(shù)據(jù)傳送、儲存和鑒別、資金籌集及支持構成了HVP的工作框架。

3.1 數(shù)據(jù)來源、校對與命名 臨床醫(yī)生可以及時發(fā)現(xiàn)變異臨床表型，實驗室能夠為臨床醫(yī)師檢測基因變異序列，因此臨床醫(yī)師和實驗室是基因變異數(shù)據(jù)的主要來源。傳統(tǒng)的基因突變的檢測方法有:單鏈構象異構多態(tài)分析技術 (SSCP)、異質(zhì)性雙鏈構象多態(tài)性分析 (HTX)、變性梯度凝膠電泳 (DGGE)等［15］，隨著 HVP的完成和生物芯片、測序技術及生物信息學分析方法的快速發(fā)展，基因芯片與新型DNA測序這2種高通量基因組學研究技術的成熟與應用，使全基因組結構和功能研究成為可能。臨床醫(yī)師和實驗室獲得的基因變異數(shù)據(jù)傳遞到負責收集突變數(shù)據(jù)的WayStation系統(tǒng)。在WayStation系統(tǒng)官方網(wǎng) 站 (www.centralmutations.org/)上，用戶可以方便地上傳基因數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上傳之后，WayStation系統(tǒng)審核委員會負責對數(shù)據(jù)進行審核、校對，WayStation系統(tǒng)審核委員會由一些基因編輯組成，每個基因編輯負責對自己熟悉的基因所包括的突變進行審核，這些專家可以得到各類開放軟件和信息學家的技術支持。WayStation系統(tǒng)還在不斷招募基因編輯進行基因審核、校對工作。

HVP收集了大量的基因變異序列，這就需要制定基因突變的規(guī)范統(tǒng)一的描述標準、簡化復雜基因突變序列的描述以及制定位點特異性基因序列格式。在HGVS網(wǎng)站 (www.hgvs.org/mutnomen)上收錄了變異序列的詳細描述和標準化的專業(yè)術語。第3屆人類基因變異組大會上，專家同意將位點相關基因 (LRG)序列格式［16］作為新的描述變異序列的標準，在LRG網(wǎng)站 (www.lrg-sequence.org)上可以得到詳細的信息。對復制數(shù)量變異的基因以及復雜基因的描述標準正在探討中。

3.2 數(shù)據(jù)庫的建立 提交到WayStation系統(tǒng)并且通過WayStation審核委員會審核的突變數(shù)據(jù)，將集中并存儲到中心突變數(shù)據(jù) 庫 中。 在 HGVS 網(wǎng) 站 上(www.hgvs.org/dblist/glsdb.html)已經(jīng)收錄了1 550 個 LSDBs［17-18］，LSDBs需經(jīng)過HVP認證，并使用統(tǒng)一的參考序列、命名系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫標準。LSDBs需要包括高質(zhì)量的臨床信息和表型信息，聲明每個變異實例，標示數(shù)據(jù)質(zhì)量，并且接收各種數(shù)據(jù)提交。校閱后的序列 (及變異)數(shù)據(jù)需要提交給公共數(shù)據(jù)庫供查閱。這些數(shù)據(jù)庫收錄了大量的臨床表型-基因變異型資料，對于患者、醫(yī)生以及基礎研究者是寶貴的資源。在中心數(shù)據(jù)庫之外，尚有疾病相關特異性基因變異數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫對于特定疾病的診斷和治療具有重要的意義。目前疾病相關特異性基因變異研究組織有國際遺傳性胃腸道腫瘤協(xié)會［19］、微營養(yǎng)基因工程［20］以及神經(jīng)遺傳學合作組織［21-22］。HVP旨在收集全球范圍內(nèi)基因變異信息，但是不同國家和人種文化的差異是HVP面臨的一大挑戰(zhàn)，這就需要建立多個國家特異性節(jié)點來完成基因變異信息的收集。目前已經(jīng)建立的國家特異性基因變異研究機構有中國-HVP、韓國-HVP、阿拉伯基因研究中心、澳大利亞-HVP、DMUDB-UK 等［23-25］。

此外，HVP的工作內(nèi)容還有倫理學問題、數(shù)據(jù)的轉化及公眾教育［26］、資金資助及支持、病因評估、鼓勵發(fā)展中國家的參與及合作等，這里不再詳細敘述。

4 HVP在腫瘤方面的研究進展及前景

4.1 HVP與結直腸癌 2007年，國際胃腸道遺傳性腫瘤協(xié)會 (InSiGHT)［19］與HVP合作，啟動了HVP-InSiGHT計劃，收集結腸癌易感性相關基因變異。國際胃腸道遺傳性腫瘤協(xié)會是一個國際性的多學科合作組織，旨在提高攜帶遺傳性胃腸道腫瘤變異基因患者的診斷和治療水平。HVP-InSiGHT計劃在遺傳性結直腸腫瘤，特別是在遺傳性非息肉性大腸癌，即Lynch綜合征研究中取得了很大的進展。研究表明Lynch綜合征［27］是一種由錯配修復基因 (mismatch repair gene，MMR)種系突變而引起的常染色體顯性遺傳病。而MMR的種系突變以及由突變而引起的微衛(wèi)星序列不穩(wěn)定 (microsatellite instability，MSI)是Lynch綜合征發(fā)生的遺傳學基礎。每個 MMR基因 (包括 hMLH1、hMSH2、hPMS1、hPMS2、hMSH3和 hMSH6等)都編碼一個參與DNA錯配修復的蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)糾正DNA復制的錯誤。遺傳性非息肉病性結直腸癌(HNPCC)患者遺傳性獲得胚系突變的MMR基因，一旦其靶器官 (大腸、子宮內(nèi)膜、小腸、腎盂輸尿管等)的黏膜上皮中另一條正常的等位基因發(fā)生體細胞突變或缺失，則使該基因失活，相應的編碼蛋白的缺失將影響DNA錯配修復功能，從而使細胞具有惡變的可能性。當MMR基因發(fā)生突變和功能缺陷時，DNA復制錯誤的增加將使基因組DNA的微衛(wèi)星序列發(fā)生延長或縮短，從而出現(xiàn)明顯的重復次數(shù)變化的不穩(wěn)定性——即MSI。HVPInSiGHT計劃在對錯配修復基因MMR研究中建立了遺傳性非息肉性大腸癌疾病基因變異數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫屬于基于基因位點變異格式的數(shù)據(jù)庫 (LOVD)，收錄了6個易感基因 LSDBs，包括 MLH1、MLH3、MSH2、MSH6、PMS1 和 PMS2。國際胃腸道遺傳性腫瘤協(xié)會與HVP的合作促進了遺傳性結直腸癌基因變異數(shù)據(jù)庫的建立，為結直腸癌全基因變異組數(shù)據(jù)庫的最終建立奠定了堅實的基礎。

4.2 HVP與乳腺癌及卵巢癌 對腫瘤易感性的基因檢測［28］開始于20世紀90年代，主要針對具有家族性腫瘤遺傳病史個體的篩查，確定是否攜帶有腫瘤易感基因，以制定臨床干預方案。然而在基因檢測過程中以及研究中發(fā)現(xiàn)的基因變異并非都是致病性基因變異，很大比例的基因變異類型目前尚不能確定是否是致病性基因變異，這部分基因變異一般被稱為未分類的基因變異 (UVs)［29］。HVP研究基因變異的目的在于建立臨床表型-基因變異型資料，使基因變異數(shù)據(jù)用于疾病的診斷和治療，因此必須首先明確UVs的性質(zhì)，即病因評估。病因評估是HVP研究的重要內(nèi)容。

約7%的乳腺癌和10%的卵巢癌是遺傳性的，而84%的遺傳性的乳腺癌和卵巢癌是由 BRCA基因變異引起的［30］。BRCA2基因染色體13q12-13區(qū)域突變的個體，一生患乳腺癌的風險為60%～85%，患卵巢癌的風險為15% ～30%，這是明確的致病性BRCA基因突變。而乳腺癌中心數(shù)據(jù)庫的資料表明，已發(fā)現(xiàn)的BRCA基因突變類型中有50%屬于UVs，如何處理攜帶有未分類BRCA基因變異的個體是目前比較棘手的問題。

HVP在BRCA未分類基因變異研究中取得了很大的進展。國際腫瘤研究機構(IARC)建立了 BRCA1和 BRCA2數(shù)據(jù)庫［31］，在這個數(shù)據(jù)庫中以 IARC分類系統(tǒng)為標準，將BRCA致病性基因變異和UVs進行等級分類，BRCA基因變異類型分為5個等級，致病可能性大于99%定義為class 5，而致病可能性小于1%定義為class 1。4級和5級需要遺傳學咨詢，3級需要考慮家族史等其他相關因素，而1級和2級為低風險，不需要處理。HVP BRCA數(shù)據(jù)庫的建立和不斷完善，為分類、鑒別未分類的BRCA基因變異提供了有力的工具。

由于基因突變對于腫瘤基因組學的意義以及其在醫(yī)學生物學各領域中的應用前景，有關基因突變的研究將是21世紀生命科學的熱點。腫瘤個體化治療是今后的發(fā)展方向，實現(xiàn)這一目標的核心是系統(tǒng)、全面地揭示腫瘤發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律和發(fā)展先進的診療方法。這項艱巨的工作與解碼生命的奧秘一樣，首先要在基因變異組學水平闡明其規(guī)律［32］，實現(xiàn)基因變異組學與腫瘤生物學的整合與集成，這是腫瘤生物學研究的基礎和轉折點。HVP在腫瘤的生物學行為研究和防治中具有廣闊的應用前景。

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