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检测与癌症相关的DNA修饰的新测序方法

文章出处:未知 责任编辑:编辑宁 作者:编辑宁 发表时间:2019-02-27 17:07

香港看病攻略:路德维希癌症研究中心的科学家在最新一期的《自然生物技术》杂志上报告了一种检测DNA化学修饰的新方法。这些修饰(或“表观遗传”标记)有助于控制基因表达及其在基因组中的异常分布,有助于癌症的进展和对治疗的耐药性。

这项研究由牛津大学路德维希癌症研究所(Ludwig Institute for Cancer Research, Oxford)的助理研究员Chunxiao Song和Benjamin Schuster-Boeckler领导。研究表明,他们的方法被称为“TAPS”,是一种破坏性较小、效率更高的测序方法,可以取代亚硫酸氢氢测序,后者是目前绘制DNA表观遗传修饰图谱的黄金标准。

Song说:“我们认为TAPS可以直接取代亚硫酸氢盐测序,成为DNA表观遗传测序的新标准。”“它让DNA表观遗传测序变得更便宜,更易于进行更广泛的学术研究和临床应用。”

一种表观遗传修饰涉及将化学基团附着在DNA的四个“字母”或碱基中的一个上。这些标记不会改变DNA序列本身,而是影响基因的开关。这类修饰中最常见的两种是将化学甲基和羟甲基基团加入胞嘧啶中,生成5-甲基胞嘧啶(5mC)和5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)。“5mC和5hmC丰度的异常模式是癌症的典型特征,”Song说。

几十年来,生物学家一直依赖亚硫酸氢盐来检测5mC和5hmC的修饰,但这种化学物质极具破坏性,可降解其接触的99%的DNA。Song说:“你可以想象,如果你处理的是非常有限的基因样本,比如血液中循环的无细胞DNA,亚硫酸氢盐测序就变得非常具有挑战性。”

亚硫酸氢盐测序的另一个局限性是只能间接检测5mC和5hmC。这项技术将未经修饰的胞嘧啶转化为一种叫做尿嘧啶的相关碱基,同时保留甲基化胞嘧啶的完整性。“这是非常低效和计算密集型的,”Song说。“这就像通过排除所有不是瓦尔多的人来寻找瓦尔多。”我们可以直接找到沃尔多。

新方法包括两个步骤。第一种是用一种叫做TET的酶将5mC和5hmC转化为第三种修饰5-羧胞嘧啶(5caC)。第二步是由宋实验室的博士后研究员刘宜斌开发的一种新的化学反应,将5caC转化为胸腺嘧啶——一种普通测序仪可以读取的DNA碱基。

这个过程产生了一种新型的数据,Schuster-Boeckler实验室开发了分析所需的计算方法。“与亚硫酸氢盐测序相比,TAPS数据的处理速度不仅快了一倍,而且从原始样本中保留了更多的信息。”这使得检测突变和结构变化变得更加容易,即使是在识别DNA修饰的时候,”Schuster-Boeckler说。

在证明了TAPS的核心化学物质是有效的之后,研究小组又花了一年的时间对其进行完善,将反应效率从70%左右提高到95%以上。研究人员还开发了TAPS技术的两种变体(TAPS- beta和CAPS)它们分别只能检测5mC和5hmC。

在对小鼠DNA的测试中,研究人员发现,TAPS可以产生更准确的测序数据,成本只有亚硫酸氢盐测序的一半。Song:“同样的钱,我们可以得到两倍的有用数据。”

Song、Schuster-Boeckler和他的同事们现在正在改进,以分析肿瘤释放到血液中的无细胞DNA,目的是将这项技术应用于开发微创癌症诊断技术。

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