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Nature子刊:新方法!科学家解锁多种癌细胞突变,可开发更具针对性的治疗

2018/09/13 来源:生物探索
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导读
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或者哪种治疗方法可能最有效。但发现这些突变很困难。近日,来自宾夕法尼亚州立大学的研究小组开发了一个新框架,可结合现有方法,在癌细胞DNA中找到一些新的结构变异,从而进一步了解癌症是如何开始的。

DOI:https://doi.org/10.1038/s41588-018-0195-8

这种新方法于9月10日以“Integrative detection and analysis of structural variation in cancer genomes”为题发表在《Nature Genetics》杂志上。

结构变异

染色体结构变异(structural variants)是DNA中的大突变,可导致致癌基因被激活。例如,某些类型的脑癌(如困扰美国参议员John McCain和Edward Kennedy的脑癌),可能是由放大某些致癌基因的结构变异引起的。在一些癌症中,知道患者有这种异常有助于医生决定最佳治疗方案。

“在人类癌症中发现的许多结构变异似乎并不直接影响基因,” 第一作者、索尔克研究所的Helmsley-Salk研究员Jesse Dixon说, “相反,许多结构变异出现在基因组的非编码(即所谓的垃圾DNA)区域,而这一区域的结构变异对于科学家们理解导致癌症的原因是神秘的。”

现有发现结构变异的方法主要包括:光学作图、染色质构象捕捉技术(Hi-C技术 )和全基因组测序三种,已经被用来发现大多数已知的结构变异。

而通过使用一种新方法,研究人员现在能够发现30多种癌细胞的结构变异,同时,他们还用同样的方法开始了解为什么某些类别的结构变异可能会导致癌症

研究人员观察到,一些结构变异似乎会影响DNA非编码序列中的基因调控“开关”——有缺陷的开关阻止了特定基因正常的开启或关闭,从而导致癌症;另外,他们还使用Hi - C方法来探索结构变异如何影响3D基因组结构——DNA如何在细胞内折叠。

“细胞很小,但是它们的DNA排列很长,一个细胞的所有DNA长达两米多,” 马萨诸塞大学系统生物学教授、通讯作者之一Job Dekker解释道,“这就是为什么DNA需要以复杂的方式折叠。我们发现癌细胞的基因组改变会导致基因组折叠方式的不同,这可能导致基因被错误的调控开关开启或关闭。”

来自癌细胞的DNA (蓝色)荧光显微图像显示了一种复杂的结构变异体(右上显示的染色体带有一簇彩色点),这种变体是通过新的综合分析方法鉴定的。(来源:Salk Institute)

重要意义

生物化学和分子生物学助理教授、通讯作者之一Feng Yue说:“我们能够设计并使用我们的计算框架将三种方法连接在一起,较之先前每种方法只能回顾一部分结构变异,整合三种不同方法的结果可以获得最全面的癌症基因组。”

总结来说,结构变异会影响癌细胞的基因组折叠,这些变异可能是癌症产生的原因。研究人员开发了一种新的发现结构变异的方法,他们认为这项工作能够更好地预测哪些结构变异可能导致癌症,以及它们可能针对哪些基因。

责编:浮苏

参考资料:

New method of pinpointing cancer mutations could lead to more targeted treatments

Integrative detection and analysis of structural variation in cancer genomes

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