Самые опасные генетические изменения при раке часто оказываются и самыми трудными для обнаружения. Эти структурные перестройки, скрытые глубоко в ДНК опухоли, могут подпитывать агрессивный рост и ускользать от стандартных тестов, особенно когда образцы ткани малы или деградированы.
Чтобы решить эту проблему, исследователи из Mayo Clinic разработали новый вычислительный инструмент под названием BACDAC, который проливает свет на эти неуловимые геномные паттерны. Инструмент помогает ученым выявлять признаки геномной нестабильности с помощью секвенирования всей ДНК опухоли (полногеномное секвенирование), даже в образцах низкой чистоты или с недостаточным покрытием (low-coverage).
BACDAC может помочь клиницистам точнее предсказать поведение опухоли и выбрать более персонализированную тактику лечения.
Как BACDAC обнаруживает хромосомные аномалии
В основе подхода BACDAC лежит концепция плоидности – числа полных наборов хромосом в клетке. В то время как нормальные человеческие клетки содержат два набора (всего 46 хромосом), раковые клетки часто демонстрируют масштабные потери или приобретения хромосом, нарушая этот баланс и обеспечивая неконтролируемый рост.
В исследовании, опубликованном в журнале «Genome Biology», научная группа использовала BACDAC для анализа более чем 650 опухолей 12 различных типов рака. Инструмент помог исследователям обнаружить признаки дублирования всего генома (whole-genome doubling) – явления, при котором опухоль дублирует всю свою ДНК. Этот тип аномальной плоидности часто связан с агрессивным поведением опухоли и устойчивостью к терапии.
Результаты исследования и значение
«Этот инструмент позволяет нам увидеть слой генома, который до сих пор был невидим, – говорит Джордж Васматзис (George Vasmatzis), научный сотрудник, ведущий автор исследования и содиректор Программы по открытию биомаркеров Mayo Clinic (Mayo Clinic’s Biomarker Discovery Program). – Мы десятилетиями изучали биологию геномной нестабильности. Это первый случай, когда нам удалось трансформировать эти знания в инструмент, работающий в масштабе».
BACDAC также предоставляет визуальное представление геномного ландшафта опухоли. Специальный вывод под названием «Constellation Plot» (Диаграмма созвездия) дает интуитивно понятное представление о том, стабильны или нарушены хромосомы опухоли. Это может помочь исследователям и патологоанатомам легче интерпретировать результаты.
Перспективы и будущее применение
Инструмент BACDAC открывает новые возможности для понимания фундаментальных механизмов прогрессирования рака и устойчивости к лечению. Его способность работать со сложными образцами делает его особенно ценным для реальной клинической практики.
Команда Mayo Clinic планирует дальнейшую валидацию BACDAC и его разработку в клинически применимый диагностический инструмент. Он может способствовать принятию более обоснованных решений о лечении, предоставляя более четкое представление о структурных изменениях в опухоли, что является ключом к персонализированной онкологии.
Литература:
Sarah H. Johnson et al, Tumor ploidy determination in low-pass whole genome sequencing and allelic copy number visualization using the Constellation Plot, Genome Biology (2025). DOI: 10.1186/s13059-025-03599-2