Le séquençage du génome humain ouvre la voie à l'identification du cancer avant qu'il ne se déclare

Dr. Carl Morrison avec des employés de laboratoire
Nous établissons le modèle - 50 ans désignés

En 1971, le Congrès a adopté le National Cancer Act et a fait de la lutte contre le cancer une priorité nationale. Pour célébrer le 50e anniversaire du National Cancer Act, nous mettrons en lumière des moments importants, des personnes et des innovations de nos plus de 120 ans d'histoire qui ont eu un impact sur le monde du cancer et au-delà.

La recherche sur le cancer est un domaine en constante évolution, où médecins et scientifiques s'efforcent de trouver la prochaine thérapie révolutionnaire pour aider à percer les mystères de la maladie.

L'un des plus grands changements dans le traitement du cancer s'est produit au cours de ce siècle, du début des années 1990 jusqu'en 2003, lorsque les scientifiques travaillant sur le projet international du génome humain ont achevé la cartographie du génome humain, l'ensemble des instructions génétiques issues de notre ADN qui indiquent aux cellules de notre corps comment croître et se développer. Le projet visait à identifier et à déterminer l'ordre ou la séquence de plus de 20,500 XNUMX gènes présents dans l'ADN humain.

L’un des éléments clés de cette approche était la capacité à séquencer des paires de bases, de petits fragments codés d’ADN qui s’associent pour lier les deux brins d’ADN ensemble, comme les barreaux d’une échelle qui maintiennent les deux côtés ensemble. L’étape suivante dans la compréhension du cancer consistait à voir comment les changements dans ces paires de bases pouvaient perturber cette structure en forme d’échelle. Au fur et à mesure que le projet Génome humain progressait, des changements dans les paires de bases ont été identifiés dans le cancer, généralement appelés mutations, et des thérapies ont finalement été développées sur la base de ces découvertes, ce qui a conduit au concept de médecine personnalisée pour traiter ces cancers.  

Le rôle de Roswell Park dans le projet du génome humain

Un groupe de volontaires du Roswell Park Comprehensive Cancer Center, cinq au total, ont donné leur sang à des fins de recherche au début du Projet Génome Humain. Le sang de deux de ces volontaires, un homme et une femme connus uniquement sous les noms de RP5 et RP11, a été utilisé pour créer la structure initiale du séquençage du génome humain. Cette structure, appelée chromosomes artificiels bactériens, ou BAC, est constituée de fragments d'ADN de 250,000 500,000 à XNUMX XNUMX paires de bases que les chercheurs ont utilisés pour aligner la séquence d'ADN finale du génome humain.

« Alors qu’aujourd’hui nous pouvons séquencer des fragments d’ADN allant jusqu’à un million de paires de bases, à l’époque du projet Génome humain, cette capacité était limitée à environ 500 paires de bases », explique Carl Morrison, MD, DVM , vice-président principal du développement scientifique et de la médecine intégrative et directeur de la division de pathologie moléculaire à Roswell Park. « Dans le cadre du projet Génome humain, un seul clone BAC de quelques centaines de milliers de paires de bases a été fragmenté aléatoirement en morceaux beaucoup plus petits, de quelques centaines de paires de bases. Ces fragments ont ensuite été séquencés, puis, grâce à des analyses informatiques, réassemblés pour déterminer la séquence complète du clone BAC. Chacun des milliers de clones BAC utilisés pour RP11 a été fragmenté et séquencé de cette manière afin d’assembler le génome humain final. Ainsi, les chercheurs de Roswell Park ont ​​apporté une contribution monumentale au projet Génome humain. »

Décoder l'ADN signifie ouvrir la voie à des thérapies personnalisées

La capacité de comprendre et de lire l’ADN a permis aux chercheurs de trouver des mutations dans le génome et de développer des thérapies visant à s’attaquer à ces erreurs spécifiques. « La première mutation que nous avons pu identifier et pour laquelle nous avons pu créer des thérapies concernait le cancer du sein. » Les scientifiques ont découvert que certaines cellules cancéreuses du sein présentaient une modification dans un gène appelé HER-2 qui les poussait à fabriquer des copies supplémentaires de ce gène, ce qui entraînait la production d’une protéine favorisant la croissance. La création d’une thérapie capable de cibler HER-2 pourrait cibler plus efficacement les cancers présentant ce type de modification. Au fil du temps, et à mesure que des modifications similaires ont été découvertes dans d’autres gènes, comme ceux du cancer du poumon et du mélanome, ces types de thérapies sont devenues connues sous le nom de thérapies ciblées.

« Du point de vue du patient, ce qui différencie les thérapies ciblées de la chimiothérapie et de la radiothérapie, c’est l’absence d’effets secondaires importants. D’un point de vue médical, les effets du traitement sont beaucoup plus durables, voire plus longs, pour les thérapies ciblées », explique le Dr Morrison. « Même si les patients suivent une chimiothérapie aujourd’hui et obtiennent une réponse rapide et significative sous forme de réduction du cancer dans leur corps, six mois plus tard, le cancer réapparaît souvent. Avec les thérapies ciblées, la réduction de la tumeur est beaucoup plus lente, mais les patients peuvent suivre le traitement plus longtemps car les effets secondaires sont minimes et le cancer peut être supprimé pendant des décennies. » Certaines personnes ont commencé à suivre des thérapies ciblées en tant que patients de Roswell Park il y a 10 ans ou plus et se portent toujours bien.

« Il ne fait aucun doute que le séquençage du génome humain est la plus grande avancée dans le traitement du cancer », déclare le Dr Morrison. « Rien ne lui est comparable. La robotique a été intégrée à la chirurgie et cela a amélioré les choses ; la radiologie a utilisé l'imagerie numérique pour les tomodensitométries et les IRM, mais il n'y a pas eu de grande avancée technologique comparable au séquençage du génome humain. »

À suivre : Prédire le cancer grâce à un test sanguin

Bien entendu, Roswell Park et le domaine de la médecine personnalisée ne se tournent pas seulement vers le passé, mais pensent également à l’avenir et à la prochaine frontière de l’innovation dans le traitement du cancer.

Selon le Dr Morrison, la prochaine grande avancée dans le traitement du cancer sera la capacité de détecter, grâce à un test sanguin, le risque de développer un cancer bien avant qu'il ne survienne.

« Grâce à ce que nous avons appris grâce au séquençage du génome, nous trouvons des réponses », dit-il. « Vous pourrez vous asseoir à la table avec quelqu'un et lui dire que même s'il ne présente aucun symptôme aujourd'hui et qu'un scanner ou une IRM ne montre rien, il présentera un risque élevé de cancer dans les prochains mois ou les prochaines années. C'est la prochaine étape et c'est dans cette direction que nous devons nous orienter. »

Pour faire de telles prédictions, nous devons connaître les processus qui initient les mutations avant qu’elles ne se produisent réellement. « Si nous savons pourquoi et si nous pouvons identifier ces facteurs avant que les mutations ne se produisent, nous pouvons prédire le développement précoce du cancer bien avant qu’une mutation ne se produise », dit-il. « Dans les cinq à dix prochaines années, lorsque vous irez chez le médecin, en plus des procédures normales de prise de tension artérielle, de contrôle des taux de glucose, d’anémie et d’hyperlipidémie, une analyse sanguine sera effectuée pour prédire votre risque de cancer dans les prochaines années. Cela constituera un changement radical dans les soins contre le cancer et grâce à la détection précoce, nous verrons la prochaine avancée majeure dans la minimisation de l’impact de cette maladie. »

L’autre côté de la médaille est que les personnes qui ne présentent pas de risque significatif de cancer pourraient être en mesure de réduire la fréquence de leurs examens de détection précoce, comme les mammographies et les examens de la prostate.

Le passage à la prévention et à l’atténuation s’est déjà produit dans le cas de l’insuffisance cardiaque, mais à une plus petite échelle, car il s’agit d’un groupe plus restreint de personnes confrontées à une maladie cardiovasculaire importante à un âge précoce que celles qui présentent un risque de cancer, explique le Dr Morrison.

« Nous pourrions avoir des thérapies préventives d’ici 10 à 15 ans. Il n’est pas déraisonnable de penser que cela se produira », dit-il. « Ce sera une révolution. Les gens changeront leur vie à cause de cela. Roswell Park sera à l’avant-garde de ce domaine. »