癌症基因组学见证了测序技术的突飞猛进，使研究人员能够以前所未有的精度解码癌症的遗传学信息。测序技术的发展可分为三个不同的阶段。第一代Sanger测序是DNA测序的基石；第二代则通过Illumina和Ion Torrent等平台实现了高通量测序；第三代具有长读长和单分子测序能力。长读长测序能够完整解码具有数以万计核苷酸序列的DNA，并且可以进一步分析复杂的结构变异，如缺失、融合和染色体重排等，对于了中等规模的结构变异，包括局部重复、倒位和微缺失的复杂组合长读长测序也能够识别。

在技术变革的基础上，测序的费用也在显著下降，从2007年的约100万美元降至2014年的1000美元，目前已经降至约600美元。但与此同时，WGS产生的大量数据也带来了巨大的挑战。例如，每个患者的基因组测序可以产生Tb级的数据，因此需要强大的数据存储和管理设备。如今，云平台越来越多地用于数据存储和分析，并且促进了全球研究合作的开展。用于从测序数据中获取突变信息的系统也非常重要，合适的算法可以解决由于测序深度低而导致的假阴性等问题。

WGS有着广阔的应用情景，可用于检测非编码区域、大规模结构变异、病毒基因组、线粒体基因变化、免疫基因组等。然而，读取深度较浅是WGS的缺点之一，可能导致假阴性结果，特别是在肿瘤内异质性较高的病例中。此外，需要冷冻肿瘤组织、数据分析和存储的成本高、识别未知基因异常难度大也是限制其临床应用的因素。

全基因组癌症分析（PCAWG）是由国际癌症基因组联盟（ICGC）/TCGA发起的，是迄今为止最为全面的癌症基因组荟萃分析。目前取得的关键成果有：①癌症基因组平均包含4~5个驱动基因突变，但在大约5%的病例中没有发现驱动基因突变。②染色体碎裂是肿瘤进化的早期事件。③高频发生端粒异常机制的肿瘤主要源于复制活性低的组织。④发现少量会导致癌症的非编码区域突变。

另一项PCAWG联盟开展的“非编码体细胞突变”的研究中，研究者开发了一种整合了13种算法的突变识别方法，并发现了在TP53的5’区域的点突变、NFKBIZ和TOB1的3’非翻译区的点突变、BRD4和AKR1C基因重排。对于结构变异，引入了两种新方法来识别具有显著反复性断点和显著反复性并置的区域。

WGS的临床应用

于2012年启动，项目包括26488例癌症患者。作为该项目的一部分，WGS作为一项常规医疗服务提供给所有重病儿童和患有罕见疾病的成年人。与此同时，该项目也在拓展与不同组织的合作，以及与工业界的合作，具有划时代的意义。

荷兰的独特之处在于，自2021年以来，用于诊断原发灶不明癌症的WGS成为医保报销的项目。荷兰研究者开发了一种算法，可以根据WGS的结果精准预测原发灶不明癌症的原发部位。荷兰的一项研究对WGS与标准护理的分子诊断进行了比较，在848例患者中，190例（22.4%）基于WGS结果接受了额外的治疗。此外，世界上最大的转移性肿瘤WGS数据库——Hartwig医学基金会数据库，也位于荷兰。

日本政府于2019年启动了“癌症和罕见/难治性疾病全基因组分析行动计划”，该WGS项目的重点是向患者提供分析结果，并为药物开发和学术研究提供数据。

在该项目的实施过程中，专家委员会与医疗机构、测序公司和数据分析中心开展合作，以促进患者的个体化诊疗。数据分析中心负责使用统一的分析方法来检测基因变异，结果由专家小组评审后返回给医生，从而为应用新治疗手段和参与临床试验提供机会。数据分析中心建立了一种共享基因组和临床信息的机制，数据可在相关政策下用于学术界和工业界。

截至2023年9月，该项目已经完成了对1.2万+癌症病例的全基因组分析。研究者计划在5年内获取10万个基因组图谱，包括存在难以通过SOC检测到的结构异常的肿瘤（血液肿瘤、骨和软组织肿瘤、头颈肿瘤、驱动阴性非小细胞肺癌），以及通过基因型分层的肿瘤（儿童肿瘤、遗传性肿瘤、妇科肿瘤、乳腺癌）。

WGS在日本的临床应用还在进一步完善，例如确认哪些是较靶向外显子组NGS更能获益于WGS的肿瘤类型，或许将成为SOC并进入医保。

展望未来

WGS已经成为癌症基因组领域的一个变革性工具，未来将进一步有助于个性化诊疗，鉴定罕见突变，以及阐明肿瘤的进化和异质性。与此同时，数据共享、伦理和高质量医疗等相关的挑战仍在继续，国际合作对于克服这些挑战至关重要，通过多方的共同努力，WGS在抗击肿瘤领域将展现更大的价值。