אטלס הגנום הסרטני

אטלס הגנום הסרטני (באנגלית: The Cancer Genome Atlas, בראשי תיבות: TCGA) הוא פרויקט שמטרתו קטלוג מוטציות גנטיות הגורמות לסרטן, על ידי ריצוף גנומים וניתוחם בשיטות ביואינפורמטיות. הפרויקט, שהחל בשנת 2005, מהווה ניסיון למלחמה במחלת הסרטן תוך שימוש בשיטות גנומיות רבות-תפוקה (high-throughput analysis), על מנת לשפר את יכולת האבחון, הטיפול והמניעה של סרטן, וזאת על ידי הבנה מעמיקה יותר של הבסיס הגנטי של אוסף המחלות המכונות סרטן. הפרויקט מצוי בפיקוח של המכון הלאומי לסרטן והמכון הלאומי לחקר הגנום האנושי של ארצות הברית. פיילוט בן שלוש שנים, שהחל בשנת 2006, התמקד באפיון השינויים הגנטיים החלים בשלושה סוגי סרטן נפוצים באדם: גליאובלסטומה, סרטן ריאות וסרטן שחלות. בשנת 2009 עבר הפרויקט לשלב השני, שמטרתו השלמת הריצוף והאפיון הגנטי של 20-25 סוגים של גידולים סרטניים שונים עד שנת 2014. מימון הפרויקט נחלק בין מרכזי אפיון הגנום, אשר אמונים על ביצוע שלב הריצוף, ובין מרכזי ניתוח המידע הגנומי, אשר מבצעים את הניתוח הביואינפורמטי. יחודו של הפרויקט נעוץ בהיקף הדגימות הנבדקות, עד 500 דגימות לכל סוג סרטן , וכן במספר השיטות השונות המשמשות לניתוחן. שיטות האפיון כוללות בחינת תבנית ביטוי גנים, שינוי במספר העותקים (של כרומוזומים או מקטעים גנומיים), אפיון SNPs, מתילציות על ה-DNA, בחינת תבנית ביטוי של microRNAs וריצוף האקסונים של 1,200 גנים שונים לפחות, ובמקרים מסוימים מבוצע ריצוף הגנום השלם. בשלב השני של הפרויקט מבוצע ריצוף של כלל האקסום עבור כל הדוגמאות בשלושת מרכזי הריצוף. בנוסף עבור 10% לפחות מסך הדוגמאות מבוצע ריצוף כלל הגנום . עבור כל דוגמה מרקמה סרטנית הנלקחת מחולה מסוים, נלקחת ומאובחנת גם דגימה מרקמה בריאה כדי לאפשר השוואה של דפוסים שונים הייחודיים לגידול הסרטני, וזאת על מנת לאתר את השינויים שגרמו להתמרה הסרטנית. כלל מסדי הנתונים הנבנים במסגרת הפרויקט, נגישים באופן חופשי דרך שער המידע של TCGA . מטרת פרויקט הפיילוט הייתה להדגים ששימוש בטכנולוגיות גנומיות מתקדמות, על ידי קבוצת מדענים ממוסדות אקדמיים שונים, יכול לשמש להסקת מסקנות ביולוגיות בעלות מובהקות סטטיסטית תוך שימוש במאגרי המידע המופקים במסגרת הפרויקט. מטרת השלב השני היא הרחבת הידע שהושג בשלב הראשון על ידי אפיון סוגי סרטן נוספים. פרויקט הפיילוט מומן על ידי המכון הלאומי לסרטן והמכון הלאומי לחקר הגנום האנושי באופן שווה, ובהשקעה של 50 מיליון דולר על ידי כל אחר מהמכונים. השלב השני ממומן גם הוא על ידי שני גופים אלו בהשקעה של 25 מיליון דולר לשנה כל-אחד, כאשר המכון הלאומי לחקר הגנום האנושי התחייב למימון זה לשנתיים בעוד שהמכון הלאומי לסרטן התחייב למימון בן חמש שנים. מימון נוסף בעבור השלב השני של הפרויקט ניתן ישירות על ידי ה-NIH, כך שההוצאה עבור ריצוף DNA בשלב השני צפויה לעמוד על סך של 150 מיליון דולר. 70 מיליון דולר נוספים יושקעו בהשגת הרקמות, הפקת DNA ו-RNA מהן ובדיקות איכות. הפרויקט מוצא לפועל על ידי מספר סוגי מרכזים האמונים על יצירת המידע וניתוחו: מרכזי טיפול בדגימות (Biospecimen Core Resource) - כיום קיימים שני מרכזים מסוג זה, האמונים על קבלת דגימות הרקמה, בדיקת טיבן מבחינה כמותית ואיכותית, הפקת RNA ו-DNA מהן ובדיקת איכות התוצרים. לאחר תהליכים אלו מועברת הדוגמאות לריצוף. מרכזי ריצוף הגנום (Genome Sequencing Centers) - במרכזים אלו, שלושה במספר, מבוצע תהליך קביעת הרצף של חומצות הגרעין שהופקו מן הרקמות. עד לא מכבר הריצוף היה מבוצע בשיטת סנגר, אך כעת מבוצעת החלפה של שיטה זו בשיטות מהדור החדש (Next-generation sequencing). מרכזי אפיון הגנום (Genome Characterization Centers) - שישה מרכזים האחראיים על אפיון כלל השינויים הגנומים שהתרחשו בגנום הסרטני, ובכלל זאת גם שינויים אפיגנטים ושינוי ברבות ביטוי של גנים ו-microRNA. מרכזי אפיון הפרוטאום (Proteome Characterization Centers) - למרכזים אלו מגיעים חלק מן הדגימות לצורך אפיון פרופיל הביטוי של סך החלבונים ברקמה הסרטנית. מרכז אחסון מידע (Data Coordinating Center) - מרכז זה אחראי על אחסון כלל המידע הנצבר בפרויקט, וכן אחראי לבצע בדיקות איכות שלו. כמו כן, מפעיל המרכז את שער המידע של הפרויקט, המאפשר גישה חופשים של חוקרים מכל רחבי העולם למידע. מרכזי ניתוח המידע הגנומי (Genome Data Analysis Centers) - מרכזים אלו אחראיים על אינטגרציית המידע ממרכזי הריצוף והאפיון, ומתן אינטרפרטציה ביולוגית למידע. כל שבעת המרכזים מסוג זה משתפים פעולה על-מנת לפתח שיטה לביצוע אנליזה אוטומטית של המידע הנאסף בפרויקט. להלן סוגי הגידולים אשר נחקרים במסגרת השלב השני של הפרויקט: קרצינומת תאי קשקש ריאתית קרצינומה של פפילת הכליה קרצינומת תאים בהירים בכליה קרצינומה דוקטלית בשד לימפומה מפושטת של תאי B קרצינומת תאי כליה סרטן צוואר הרחם אדנוקרצינומה של המעי הגס אדנוקרצינומה של הקיבה קרצינומת החלחולת קרצינומה הפטו-צלולרית אסטרוציטומה קרצינומת תאי קשקש אורלית קרצינומה של בלוטת התריס קרצינומת אורותל לא-פפילרית (סרטן שלפוחית השתן) קרצינומה של הרחם קרצינומת אורותל פולשנית אדנוקרצינומה דוקטלית בלבלב לוקמיה מיאלואידית חריפה אדנוקרצינומה של הערמונית אדנוקרצינומה ריאתית מלנומה קרצינומה אונתית בשד מיאלומה נפוצה סרטן מוטציה ריצוף DNA גנומיקה אטלס הגנום הסרטני (באנגלית). Importance of Tissue Samples , מתוך אתר האינטרנט של הפרויקט. Whole Exome vs. Whole Genome , מתוך אתר האינטרנט של הפרויקט. שער המידע של הפרויקט: https://tcga-data.nci.nih.gov/tcga