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Nature新技术:精确检测单细胞中单核苷酸突变

2017/03/24 来源:生物通/万纹
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导读
SingulOmics公司是一家最近成立的基因组研究和服务公司,其研究人员3月20日在Nature Methods上发表最新论文,指出该公司的新系统:用于单细胞测序的AccuSomatic Amplification,能精确检测单个体细胞中的单核苷酸变异。


SingulOmics公司是一家最近成立的基因组研究和服务公司,其研究人员3月20日在Nature Methods上发表最新论文,指出该公司的新系统:用于单细胞测序的AccuSomatic Amplification,能精确检测单个体细胞中的单核苷酸变异(single nucleotide variations,SNV),实现了此前无法完成的研究。

根据千人基因组计划,一般人类基因组与参考人类基因组之间存在400-500万个变化位点。这些差异包括单碱基改变、短的插入和缺失,以及较大的结构变化,如重复。绝大多数变化是良性的,而大约10,000个可能带来蛋白序列的改变或截短。

科学家们通过检测来自不同组织的650个人类肿瘤分析了1700万个单核苷酸变异SNV。这些SNVs是“体细胞”突变,这意味着它们并非是继承自父母,也不会传递给孩子,但会随着年龄的增长在我们体内累积。这样的体细胞突变是癌症的主要原因。许多是由诸如烟草烟雾或紫外线辐射等诱变剂所致,另一些则来自我们组织更新时自然发生的DNA复制错误。

虽然目前的单细胞测序在研究癌症和正常组织中的遗传异质性方面具有巨大前景,但是现有方法依然会出现错误的结果,导致每个系统出现超过20,000个假阳性SNV,以及超过90%的假阳性结果。

但根据来自爱因斯坦医学院的研究人员的研究结果,AccuSomatic Amplification这一系统能消除体细胞SNV中多达99%的误差,同时检测灵敏度不变。

“这将会改变我们的研究,我们希望能分析单细胞中低量生理水平的体细胞SNVs,以及其它突变,但是用已发布的方案或市场上的系统会出现高背景,”爱因斯坦医学院遗传学系主任Jan Vijg博士说,“随着人类基因组测序成本的降低,我们正在进入一个单细胞基因组学时代,这种新方法能帮助研究人员在癌症,药物开发和衰老研究中全面释放单细胞测序的潜能,并大大扩展了研究人员探索人体和其它生物中体细胞突变的范围,这超越了迄今为止其它扩增技术的范畴。”

此前的一项研究发现在来自不同组织的细胞中大约10%的人类基因组突变率有所不同。尤其是,肝癌、大肠癌和淋巴细胞恶性肿瘤在我们染色体的一些部分呈现更多突变,而乳腺癌、卵巢癌和肺癌则在另一些地方累积了更多的突变。

差异不在于新突变的数量,而是控制这些突变的机制。通过研究癌细胞,我们现在知道了更多关于维持DNA完整性的知识,实际上这对于健康细胞同样重要。科学家们观察到一旦细胞中的“基因组拼读校验器”丧失功能,遗传信息不仅非常快速地开始衰减,而且在基因组的所有区域都一样——无论是重要的还是不太重要的部分都不再会被很好地修复。众所周知在结肠癌、胃癌和子宫癌等一些肿瘤中DNA错配修复被关闭,在这些器官中造成了“超突变”癌症。

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