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新发现 | 基因是否表达,做个cfDNA全基因组测序就可揭晓

2016/08/31 来源:生物探索
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导读
近年来,cfDNA成为了癌症诊断等领域的宠儿。如今,研究人员揭示了cfDNA的新功能,他们发现通过cfDNA的全基因组测序可推测基因是否表达,这为检测癌症驱动基因的表达提供了新思路。


8月29日,《Nature Genetics》杂志上的研究表明,血循环游离DNA(cfDNA)可提供线索来预测基因的表达。

全基因组测序就能知道基因是否表达

基因表达(gene expression)是指细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中的遗传信息经过转录和翻译,最后转变成具有生物活性的蛋白质分子的过程。检测基因表达水平,就是定性或定量地检测该基因表达产物,最常用的方法有半定量RT-PCR、荧光定量PCR、Northern blotting等。如今,科学家发现,通过cfDNA的全基因组测序可推测基因是否表达。

奥地利的研究人员通过cfDNA的读长深度模式(read depth patterns)开发出了检测基因表达的方法。该方法建立在上百个健康个体血液样本的数据基础之上,并应用到了上百个癌症转移患者的样本中。

本文资深作者,奥地利格拉茨医科大学人类遗传学研究员Michael Speicher写到,“我们利用全基因组测序数据来判断基因的表达情况,为理解释放cfDNA的细胞提供了新见解,因此也扩展了现有的cfDNA分析方法。”

研究小组指出,漂浮在血液中的大部分cfDNA包含了凋亡细胞的遗传物质,例如核小体中仍与蛋白质复合物相配对的DNA。因此,研究小组推断或许能通过cfDNA的读长深度来揭示与基因转录活性相关的核小体踪迹。

研究人员特别指出,微球菌核酸酶(MNase)试验揭示基因中转录起始位点上游,无核小体DNA也可被转录。基于此,他们首先探讨能否在cfDNA中检测到未被核小体占据的启动子区域,如果可能,那么这些标记是否能反映基因表达谱。对此,研究小组扩大了分析范围,以寻找癌症患者血液中能揭示癌症驱动基因的表达谱。

从来自50名健康男性和54名健康女性的179份血液样本中,研究人员利用Illumina的Miseq和Nextseq平台进行末端配对测序,以识别血浆中与核小体相关的细胞核DNA,生成的单端测序数据可用来评估转录起始位点附近的读长深度模式,同时他们还参考现有的MNase图以及ENCODE和FANTOM5项目的基因表达数据。这些信息反过来可用于开发基于cfDNA读长深度的预测基因表达的算法。

通过对两个乳腺癌患者的血循环游离DNA进行全基因组测序,研究人员获得了基因表达谱和拷贝数目,所获数据与原发肿瘤样本的RNA测序数据相一致。随后,研究人员利用同样的方法研究了其他癌症患者426份血液样本的基因表达和拷贝数图谱,患者种类包括转移性结直肠癌、乳腺癌、肺癌或前列腺癌。

研究人员指出,该方法对捕获癌症驱动基因(包括表达和拷贝数目)似乎特别有前景,但不但适用于评估微小残留病环境中的循环肿瘤DNA。

备注:本文根据Genomeweb网站编译,原文链接Cell-Free DNA Read Depth Used to Estimate Gene Expression

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