科學家優化發現癌細胞突變的技術

癌細胞通常在其DNA中具有突變，這可以為科學家提供關於癌症如何開始或哪種治療可能最有效的線索。找到這些突變可能很困難，但一種新方法可能會提供更完整，更全面的結果。一組研究人員開發了一種新的框架，可以將發現這些大突變的三種現有方法（或結構變異）組合成一個更完整的影像。

一組研究人員開發了一種新的框架，可以將發現這些大突變的三種現有方法（或結構變異）組合成一個更完整的影像。

賓夕法尼亞州立大學醫學院生物化學與分子生物學助理教授馮嶽表示，這種新方法 - 今天（9月10日）發表在Nature Genetics上 - 可以幫助研究人員發現癌細胞DNA中新的結構變異並了解更多資訊。這些癌症是如何開始的。

「我們能夠設計和使用這個計算框架將三種方法連接在一起，以獲得最全面的基因組視圖，」Yue說。「每種方法本身只能檢查一部分結構變異，但當你整合三種不同方法的結果時，你可以獲得最全面的癌症基因組視圖。」

結構變異是DNA中的大突變，可導致致癌基因被打開。例如，某些類型的腦癌，例如折磨參議員約翰麥凱恩和愛德華肯尼迪的類型，可能是由放大某些致癌基因的結構變異引起的。在某些癌症中，了解患者有這種異常有助於醫生決定最佳治療方案。

Yue說，由於幾個原因，找到這些結構變體很重要。

「如果你是癌症患者，了解導致癌症的結構變異可以幫助我們理解你為什麼生病以及可能哪種治療方法最好，」嶽說。

研究人員使用三種現有方法尋找結構變異：光學作圖，高通量染色體構象捕獲（稱為Hi-C）和全基因組測序，已用於發現大多數已知的結構變異。

使用他們的新方法，研究人員能夠找到30多種癌細胞的結構變異。科學家團隊也能夠使用相同的方法開始了解為什麼某些類型的結構變異可能導致癌症。

「在人類癌症中發現的許多結構變異似乎不會直接影響基因，」聖地亞哥Salk研究所的研究員Jesse Dixon說，他是該研究的共同作者之一。「相反，許多結構變異出現在基因組的非編碼部分，人們歷來稱之為垃圾DNA，為什麼這些可能導致癌症可能有點神秘。」

研究人員能夠觀察到的是，一些結構變異似乎會影響非編碼DNA序列中的調控基因「轉換」。有缺陷的開關阻止特定基因的適當開啟或關閉，這可能導致癌症。

「對於許多癌症，基因本身是可以的，但控制它的"開關"是導致問題的因素，」嶽說。「使用我們的方法，我們可能會發現交換機已經損壞並根據該交換機的特定目標找到了解決辦法。例如，如果關閉它，我們可能會使用基因編輯技術將其重新打開「。

他們還使用Hi-C方法探索結構變化如何影響3D基因組結構 - DNA如何在細胞內摺疊。

「細胞很小，但它們的DNA很長。排成一行，所有來自一個細胞的DNA長度超過兩米，」系統生物學項目教授兼聯合主任Job Dekker博士說。在馬薩諸塞大學，霍華德休斯醫學研究所的調查員和該論文的高級作者。「這就是為什麼DNA需要以錯綜複雜的方式摺疊的原因。我們發現癌細胞中的基因組改變會導致基因組摺疊方式的差異，這可能導致基因因錯誤的監管開關而開啟或關閉的情況。」

科學家團隊能夠發現結構變異影響癌細胞中的基因組摺疊，並且這些變化可能導致癌症。

「我們過去發現的一個發現是，我們的基因組被摺疊成不同的結構，幾乎就像小街區一樣，」迪克森說。「似乎一些結構變異引起這些鄰域的變化，使得致癌基因從基因保持安靜的鄰域移動到基因被激活的基因。」

在未來，Yue和他的研究團隊計劃將這種新方法應用於更多癌症患者，他們正在與賓夕法尼亞州立個人醫學研究所密切合作。科學家們認為，這項工作可以更好地預測哪些結構變異可能導致癌症，以及他們可能針對哪些基因。

「如果我們能夠了解哪些突變正在驅動哪些基因，那麼就有可能表明癌症很容易被針對這些基因的特定藥物治療，」Yue說。「對於基因組中的非編碼結構突變，這種方法在過去一直非常具有挑戰性。」