监测癌细胞突变新技术

原创 Newszhao  2018-09-12 17:08  阅读 81 次
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癌细胞的DNA经常发生突变,这可以给科学家提供线索,让他们知道癌症是如何开始的,或者哪种治疗方法可能最有效。发现这些突变可能很困难,但一种新的方法可能会提供更完整、更全面的结果。

一组研究人员开发了一种新的框架,可以将发现这些大突变的三种现有方法(或结构变异)组合成一个更完整的图像。

宾夕法尼亚州立大学医学院生物化学和分子生物学助理教授Feng Yue说,这种新方法(发表在《自然遗传学》杂志上)可以帮助研究人员在癌细胞DNA中发现新的结构变异,并进一步了解这些癌症是如何开始的。

“我们能够设计和使用这个计算框架将以往的三种方法都连接在一起,以获得最全面的基因组视图,”Yue说。“每种方法本身只能检查一部分结构变异,但当你整合三种不同方法的结果时,你可以获得最全面的癌症基因组视图。”

结构变异是DNA中的大突变,可以导致癌症,导致基因被打开。例如,某些类型的脑癌,可能是由增强某些致癌基因的结构变体引起的。在一些癌症中,如果知道病人有这种基因异常可以帮助医生决定最好的治疗方案。

Yue说:“由于几个原因,找到这些结构变体很重要。如果你是癌症患者,了解导致癌症的结构变异可以帮助我们理解你为什么生病以及可能哪种治疗方法最好。”

研究人员使用三种现有方法寻找结构变异:光学作图,高通量染色体构象捕获(称为Hi-C)和全基因组测序,已用于发现大多数已知的结构变异。

使用他们的新方法,研究人员能够找到30多种癌细胞的结构变异。科学家团队也能够使用相同的方法开始了解为什么某些类型的结构变异可能导致癌症。

“在人类癌症中发现的许多结构变异似乎不会直接影响基因,”圣地亚哥Salk研究所的研究员杰西·迪克森说,他是该研究的共同作者之一。“相反,许多结构变异出现在基因组的非编码部分,人们历来称之为垃圾DNA,为什么这些可能导致癌症可能有点神秘。”

研究人员能够观察到的是,一些结构变异似乎会影响非编码DNA序列中的调控基因“转换”。有缺陷的开关阻止特定基因的适当开启或关闭,这可能导致癌症。

“对于许多癌症,基因本身是可以的,但控制它的'开关'是导致问题的因素,”Yue说。“使用我们的方法,我们可能会发现交换机已经损坏并根据该交换机的特定目标找到了解决办法。例如,如果关闭它,我们可能会使用基因编辑技术将其重新打开“。

他们还使用Hi-C方法探索结构变化如何影响3D基因组结构 - DNA如何在细胞内折叠。

“细胞很小,但它们的DNA很长。排成一行,所有来自一个细胞的DNA长度超过两米,”系统生物学项目教授兼联合主任Job Dekker博士说。在马萨诸塞大学,霍华德休斯医学研究所的调查员和该论文的高级作者。“这就是为什么DNA需要以错综复杂的方式折叠的原因。我们发现癌细胞中的基因组改变会导致基因组折叠方式的差异,这可能导致基因因错误的监管开关而开启或关闭的情况。”

科学家团队能够发现结构变异影响癌细胞中的基因组折叠,并且这些变化可能导致癌症。

“我们过去发现的一个发现是,我们的基因组被折叠成不同的结构,几乎就像小街区一样,”迪克森说。“似乎一些结构变异引起这些邻域的变化,使得致癌基因从基因保持安静的邻域移动到基因被激活的基因。”

在未来,Yue和他的研究团队计划将这种新方法应用于更多癌症患者,他们正在与宾夕法尼亚州立个人医学研究所密切合作。科学家们认为,这项工作可以更好地预测哪些结构变异可能导致癌症,以及他们可能针对哪些基因。

“如果我们能够了解哪些突变正在驱动哪些基因,那么就有可能表明癌症很容易受到针对这些基因的特定药物的治疗,”Yue说。“对于基因组中的非编码结构突变,这种方法在过去一直非常具有挑战性。”

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