En 2020, on estime que 10 thousands and thousands de personnes ont perdu la vie à trigger du most cancers. Cette maladie dévastatrice est étayée par des modifications de notre ADN – le manuel d’instructions pour toutes nos cellules.



Cela fait 20 ans que les scientifiques ont dévoilé pour la première fois la séquence du génome humain. Cette réalisation capitale a été suivie d’avancées technologiques majeures qui nous permettent aujourd’hui de lire les couches d’informations de notre ADN dans les moindres détails, depuis les premiers changements de l’ADN qui se produisent lorsqu’une cellule devient cancéreuse jusqu’aux microenvironnements complexes des tumeurs avancées.

Maintenant, pour accélérer les découvertes pour les patients atteints de cancer, nous avons besoin de nouvelles façons de rassembler les différents styles de données complexes que nous générons pour fournir de nouvelles connaissances biologiques sur l’évolution du most cancers.



Pour le numéro d’aujourd’hui de Science, mes collègues, le professeur Toshikazu Ushijima, chef de la division d’épigénomique, Countrywide Cancer Heart Study Institute (Japon), le professeur Patrick Tan, directeur exécutif, Genome Institute of Singapore et moi-même avons été invités à examiner les informations sur le cancer que nous pouvons actuellement obtenir. de l’analyse de l’ADN dans toute sa complexité et de définir les futurs défis que nous devons relever pour produire les prochaines étapes de changement pour les individuals.

La complexité de notre ADN

Beaucoup imaginent notre ADN – notre génome – comme une simple chaîne de lettres. En réalité, de nombreuses couches d’informations – connues sous le nom d’épigénome – modifient complètement son activité.

Notre génome peut être comparé aux différents environnements géographiques de notre planète. Tout comme les montagnes, les îles et les océans sont constitués des mêmes éléments de foundation, notre séquence génétique d’As, T, G et C constitue la base de caractéristiques structurelles complexes au sein de nos cellules.

Ces environnements géographiques sont créés par notre épigénome – des couches d’informations supplémentaires, qui incluent des marqueurs chimiques qui se fixent à notre ADN (appelé méthylation de l’ADN) et des modifications chimiques aux protéines (histones) qui l’entourent, qui ensemble orchestrent la façon dont l’ADN est organisé dans trois dimensions à l’intérieur de nos cellules.

Notre génome et notre épigénome évoluent au cours du cycle de vie du cancer, et nous devons comprendre ces changements complexes pour améliorer l’évaluation du risque de cancer et accélérer les découvertes thérapeutiques pour les individuals.

De la development du cancer à la métastase

On pensait auparavant que les modifications génétiques étaient suffisantes pour provoquer un cancer, mais il devient clair que les modifications du génome et de l’épigénome jouent ensemble un rôle essential dans l’évolution du most cancers. Il existe des preuves que, par exemple, les modifications de la méthylation de l’ADN qui surviennent avec le vieillissement peuvent prédisposer les cellules à des modifications génétiques qui causent le cancer.

Et prenez le tabagisme, où les scientifiques ont observé des changements de méthylation de l’ADN dans les cellules tapissant le poumon bien avant que des changements génétiques et un most cancers du poumon ne puissent être détectés. Pour acquérir de nouvelles connaissances sur les moteurs de la cancérogenèse, nous devons cartographier l’ordre précis des changements génomiques et épigénomiques.

Nous prenons également conscience que si un cancer peut accumuler des modifications génétiques, l’épigénome est également  » reprogrammé  » au fur et à mesure que le cancer passe d’une tumeur primaire à une tumeur métastatique, et peut éventuellement développer une résistance au traitement. Comprendre ces changements peut conduire à de nouvelles cibles thérapeutiques capables de traiter as well as précisément les cancers avancés.

De nouvelles views grâce aux systems avancées

Les cellules cancéreuses résident dans un écosystème tumoral avec d’autres styles cellulaires divers, y compris les cellules immunitaires et les cellules conjonctives, appelées cellules stromales. Aujourd’hui, les systems d’imagerie avancées et unicellulaires nous aident à cartographier ces cellules, ainsi que les changements génomiques et épigénomiques, dans le contexte tridimensionnel d’une tumeur, et à une résolution sans précédent. Chez Garvan, nos chercheurs mènent ces études dans nos installations de microscopie intravitale et au Centre Garvan-Weizmann de génomique cellulaire.

Un sure nombre de consortiums de recherche internationaux, dont le Human Tumor Atlas Community et le projet Most cancers Investigation United kingdom Grand Problem ont été créés pour étudier les cancers au niveau unicellulaire et spatial. Cependant, ces consortiums devront relever d’énormes défis en matière d’intégration des données. Dans l’environnement de recherche mondial d’aujourd’hui, nous avons besoin de méthodes normalisées à l’échelle mondiale pour intégrer les données de différentes methods d’analyse et laboratoires.

En révélant non seulement les associations, mais la pleine intégration de l’ADN et des changements cellulaires qui se produisent pendant la development et la progression du most cancers, nous comprendrons comment le cancer peut être mieux diagnostiqué, traité et prévenu.

Massive knowledge — opportunités et défis

Au cours des 20 dernières années, nous avons développé la technologie pour montrer que notre génome et notre épigénome sont beaucoup plus complexes que nous ne l’imaginions. Nous sommes à un place où de nouvelles connaissances sur le most cancers proviendront de la résolution de problèmes mathématiques générés à partir d’ensembles de données de séquençage et d’imagination complexes et diversifiés.

Nos systems de pointe nous permettent de générer une mine de données. Mais le défi est maintenant l’intégration des données – les humains ne peuvent tout simplement pas digérer toutes les informations que nous générons. Ce défi sera relevé par l’intelligence artificielle, où nous devrons incorporer une skills informatique, en examinant et en modélisant les données de manière innovante.

Un autre défi futur critical sera de traduire les découvertes fondamentales en purposes cliniques tangibles. Une compréhension précise des multiples étapes qui conduisent à la development du cancer à l’intérieur des cellules peut nous permettre d’améliorer notre dépistage du risque de most cancers et la détection précoce du cancer. À l’avenir, des études sur les signatures génétiques et épigénétiques pourraient nous aider à éliminer complètement les brokers et processus cancérigènes de notre environnement.

Pour les cancers avancés, les analyses d’ADN intégrées peuvent aider à identifier les mécanismes négligés que les cellules cancéreuses utilisent pour métastaser, qui peuvent être des cibles prometteuses pour le développement de thérapies.

En tant que généticiens et épigénéticiens, le défi d’intégrer nos données pour étudier le cancer n’est pas sans rappeler le défi de modéliser le changement climatique. La modélisation climatique nécessite une énorme quantité de données provenant de différentes sources à combiner et contextualiser pour faire des prédictions sur l’avenir de la planète.

C’est la même chose pour la génomique et l’épigénomique – nous devons comprendre remark les multiples couches différentes d’informations sur l’ADN fonctionnent ensemble pour provoquer les effets néfastes du « changement climatique » dans nos cellules à mesure qu’elles deviennent cancéreuses.

Le professeur Susan Clark FAA FAHMS est responsable du thème de recherche en génomique et épigénétique et chef du laboratoire de recherche en épigénétique à l’Institut de recherche médicale Garvan. Elle est professeure conjointe à la St Vincent’s Medical College, Faculté de médecine et de santé, UNSW Sydney, membre de l’Académie australienne des sciences et membre de l’Académie australienne de la santé et des sciences médicales.