癌癥的診斷帶來(lái)了不確定性和焦慮，因?yàn)榛颊吆退蛩募胰嗣鎸?duì)一個(gè)新的現(xiàn)實(shí)。但是并不是所有的癌癥都是一樣的，也不是所有的病人都是一樣的，這使得我們很難知道這種疾病的嚴(yán)重程度。

隨著醫(yī)生越來(lái)越關(guān)注病人的個(gè)人護(hù)理，研究人員希望利用新技術(shù)提供的大量信息，從確定癌癥風(fēng)險(xiǎn)，到早期診斷，再到提供治療和后續(xù)護(hù)理，幫助人們進(jìn)行一切工作。

冷泉港實(shí)驗(yàn)室(Cold Spring Harbor Laboratory)研究員賈森•謝爾策(Jason Sheltzer)和他的伴侶瓊•史密斯(Joan Smith)一直在試圖利用癌癥的基因指紋來(lái)確定疾病的可能病程。

通過(guò)觀察20,000名癌癥患者的基因，Sheltzer和Smith發(fā)現(xiàn)了一種稱為拷貝數(shù)變異的現(xiàn)象，即基因增加特定長(zhǎng)或短序列的拷貝，這通常是癌癥侵襲性的一個(gè)良好指標(biāo)。那些拷貝數(shù)變異較大的癌癥也可能是最具侵襲性的。他們最近在eLife雜志上發(fā)表了他們的研究。

這項(xiàng)研究歷時(shí)4年，尚處于初步階段，但這種預(yù)后生物標(biāo)志物可以為醫(yī)生和患者提供更多的信息，從而為治療決策提供依據(jù)。它還可以提供對(duì)疾病過(guò)程的更好理解，因?yàn)殡S著癌癥的進(jìn)展，拷貝數(shù)的變化也會(huì)發(fā)生變化。

Sheltzer說(shuō):“主要的發(fā)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，拷貝數(shù)的變化是一個(gè)比人們意識(shí)到的更有效的預(yù)后生物標(biāo)志物。”“它似乎比大多數(shù)單個(gè)基因的突變更能提供信息。”

此外，盡管有來(lái)自數(shù)千名患者的數(shù)據(jù)，Sheltzer和Smith還不知道是否存在一個(gè)臨界點(diǎn)，超過(guò)這個(gè)臨界點(diǎn)，癌癥就會(huì)達(dá)到臨界閾值。

一些拷貝數(shù)的改變也比其他的更有問(wèn)題。“我們的分析表明，影響少數(shù)關(guān)鍵致癌基因和腫瘤抑制因子的拷貝數(shù)改變似乎對(duì)患者的預(yù)后尤其不利，”謝爾策說(shuō)。他補(bǔ)充說(shuō)，他們無(wú)法進(jìn)行臨床隨訪，以確定基因在癌癥進(jìn)展過(guò)程中的變化。

“希望我們能繼續(xù)這項(xiàng)研究，做一個(gè)縱向分析，”他說(shuō)。

Smith曾為Twitter、Oracle和現(xiàn)在的谷歌編寫過(guò)計(jì)算機(jī)代碼，他編寫的代碼是針對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的。她說(shuō):“我們?cè)谶@里做的分析是新的，比我們過(guò)去做的分析規(guī)模大得多。”

在本文中，Smith能夠重用不同相關(guān)實(shí)驗(yàn)所需的部分代碼。其中一些可重用代碼清理了數(shù)據(jù)并提供了有用的格式，而另一些代碼則搜索遺傳模式。

她在一封電子郵件中解釋說(shuō):“編寫這段代碼，以及編寫一般的代碼，都需要相當(dāng)大的改進(jìn)。”

史密斯在谷歌有一份全職工作，在那里她必須清理她與Sheltzer在搜索引擎上的所有工作。在論文發(fā)表前，她將論文發(fā)給了谷歌進(jìn)行審批。她“在私人時(shí)間”與Sheltzer一起工作，她的工作“與谷歌或谷歌工具無(wú)關(guān)”。

她在一封電子郵件中解釋說(shuō)，這家搜索引擎公司“傾向于支持員工從事有趣且有價(jià)值的外部工作，只要它不使用任何谷歌機(jī)密信息或谷歌擁有的資源”，包括設(shè)備供應(yīng)或設(shè)施。

Sheltzer說(shuō)，復(fù)制數(shù)變異現(xiàn)象在體細(xì)胞中經(jīng)常發(fā)生，包括那些沒(méi)有與致命疾病作斗爭(zhēng)的人。“一般來(lái)說(shuō)，人們的拷貝數(shù)量有很多正常的變化，”他補(bǔ)充說(shuō)。

事實(shí)上，基因組中其他類型的重復(fù)變化在各種條件下都發(fā)揮了作用。

一些拷貝數(shù)的變化，加上刪除，可能會(huì)帶來(lái)特別大的問(wèn)題。一種名為P53的抑癌基因可以積累拷貝數(shù)變異，這種基因在世界各地的研究實(shí)驗(yàn)室中得到了廣泛研究。

Sheltzer說(shuō):“P53缺失的患者比沒(méi)有缺失的患者更容易積累更多的拷貝數(shù)改變。”“我們論文的一個(gè)令人驚訝的結(jié)果是，拷貝數(shù)的變化超出了P53突變。你可以控制P53的狀態(tài)，仍然可以發(fā)現(xiàn)作為重要預(yù)后生物標(biāo)志物的拷貝數(shù)變化。

Sheltzer和Smith正在檢測(cè)的拷貝數(shù)變異影響了大約10000個(gè)堿基或更長(zhǎng)堿基的整個(gè)基因。

“我們認(rèn)為這是因?yàn)榘┌Y是達(dá)爾文主義的，”Sheltzer解釋說(shuō)。“這些細(xì)胞相互競(jìng)爭(zhēng)，以獲得最快的生長(zhǎng)速度和最具侵略性。如果一種癌癥放大了一種有效的致癌基因，這對(duì)癌癥是有好處的。如果癌癥放大了200個(gè)，那么在癌癥的情況下，它就意味著健康的損失。

史密斯非常高興有機(jī)會(huì)為Sheltzer的研究貢獻(xiàn)她的信息學(xué)專業(yè)知識(shí)，將越來(lái)越重要的技能集合在一起，因?yàn)榧夹g(shù)可以在更短的時(shí)間內(nèi)以更低的成本積累大量的數(shù)據(jù)。

史密斯擁有麻省理工學(xué)院的物理學(xué)學(xué)位，從那時(shí)起就一直從事技術(shù)工作。

她說(shuō):“能同時(shí)從事技術(shù)工作和癌癥研究，真是太棒了，也太鼓舞人心了。”

這對(duì)充滿活力的科學(xué)搭檔住在米諾拉。他們選擇這個(gè)地點(diǎn)是因?yàn)樗嚯x他們的兩次通勤路程相等，大約35分鐘。這對(duì)夫婦已經(jīng)在一起生活了8年，幾乎所有人都參與了他們的研究。當(dāng)他們不工作的時(shí)候，他們喜歡騎自行車，通常一次騎行30到60英里。