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Nat Biotechnol:一种新型测序技术或能高效检测癌症相关的DNA修饰

来源:本站原创 2019-03-04 22:59

2019年3月5日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中,来自美国路德维希癌症研究所的科学家们通过研究开发了一种新方法来检测细胞中DNA的化学修饰,这种表观遗传学标记的修饰方式或能帮助控制基因表达以及其在基因组中的异常分布;研究者将这种方法命名为TAPS(TET-assisted pyridine borane sequencing,TET辅助的吡啶硼烷测序法),这种方法的是一种破坏性较小,能有效替代亚硫酸氢盐测序法,后者是当前绘制DNA表观遗传学修饰的金标准。

图片来源:Ludwig Cancer Research

研究者Chunxiao Song表示,TAPS能够直接替代标准的亚硫酸氢盐测序法,其能够使得DNA表观遗传测序变得更加便宜,而且更容易且更广泛地进行学术研究和临床应用。一种表观遗传学修饰会将化学基团吸附到DNA的四个碱基中的一个上面,这些标记并不会改变DNA序列,但却会影响基因的开启或关闭,其中最常见的两种修饰包括将甲基集团和羟甲基基团添加到胞嘧啶上产生5-甲基胞嘧啶(5mC)和5-羟甲基胞嘧啶(5hmC),5mC和5hmC的异常丰度都是癌症发生的典型标志。

很多年来,生物学学家们依赖亚硫酸氢盐来检测5mC和5hmC修饰,但这种化学物质极具破坏性,其会降解所接触到的99%的DNA,我们试想一下,如果处理非常有限的遗传样本(比如血液中游离的DNA时),亚硫酸氢盐测序法就会变得非常有局限性了。另外一种局限性在于亚硫酸氢盐测序法仅会间接检测5mC和5hmC,其会将未修饰的胞嘧啶转化为一种称为尿嘧啶的碱基,同时保留甲基化胞嘧啶的完整性,这就显得效率非常低且需要进行大量计算。

这项研究中,研究者所使用的TAPS技术就能克服上述障碍,其仅需要两步,首先利用TET酶将5mC和5hmC转化为第三种修饰方式—5-胞嘧啶羧基(5caC),第二步包括一种新型的化学反应,其能将5caC转化为胸腺嘧啶,从而被普通的测序机器所读取。研究者表示,相比亚硫酸氢盐测序法而言,TAPS处理数据的速度不仅仅快两倍,其能够保留原始样本的大量信息,这就能够帮助研究人员轻松检测突变以及结构变异了,甚至还能识别出DNA的修饰。如今研究人员经过不断改善已经能将TAPS的反应效率从70%提高到95%以上,此外研究者还开发出了两种TAPS版本:TAPS-β和CAPS,其都能分别用来检测5mC和5hmC修饰。

当对小鼠DNA进行检测时,研究者发现,TAPS技术能够在亚硫酸氢盐测序法花费一半的基础上产生更加准确的测序数据,因此花费同样地资金TAPS技术就能得到两倍有用的数据。如今研究人员希望能够继续改善TAPS技术使其能够对肿瘤入血的游离DNA进行分析,从而应用该技术开发微创型的癌症诊断技术。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Yibin Liu, Paulina Siejka-Zielińska, Gergana Velikova, et al. Bisulfite-free direct detection of 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine at base resolution, Nature Biotechnology (2019). DOI: 10.1038/s41587-019-0041-2

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