Optimizuoti vėžio ląstelių mutacijų atradimo technologijas

Krūties vėžys. Prevencinė programa (Birželis 2019).

Anonim

Vėžio ląstelės dažnai turi savo DNR mutacijas, kurios gali suteikti mokslininkams informacijos apie tai, kaip pradėtas vėžys arba koks gydymas gali būti veiksmingiausias. Šių mutacijų paieška gali būti sudėtinga, tačiau naujas metodas gali pasiūlyti išsamesnių ir išsamesnių rezultatų.

Tyrėjų komanda sukūrė naują sistemą, kuri gali sujungti tris esamus šių didžiųjų mutacijų ar struktūrinių variantų paieškos būdus į vieną, išsamesnį vaizdą.

Feng Yue, Penn State medicinos koledžo biochemijos ir molekulinės biologijos mokslų daktaras, sakė, kad naujas metodas, paskelbtas šiandien (10 rugsėjis) " Nature Genetics", gali padėti mokslininkams rasti naujų struktūrinių variacijos vėžio ląstelių DNR ir sužinoti daugiau apie tai, kaip šie vėžio pradžia.

"Mes galėjome kurti ir naudoti šią skaičiavimo sistemą, kad kartu sujungti tris metodus, kad gautume išsamiausią genomo vaizdą", - sakė Yue. "Kiekvienas metodas pats gali peržiūrėti tik dalį struktūrinių variantų, bet kai jūs integruosite rezultatus iš trijų skirtingų metodų, galite gauti išsamiausią vaizdą apie vėžio genomą."

Struktūriniai variantai yra didelės DNR mutacijos, kurios gali sukelti vėžį sukeliančių genų įjungimą. Pavyzdžiui, tam tikros smegenų vėžio rūšys, pvz., Senatvorių John McCaino ir Edwardo Kennedy atvejai, gali būti sukelti struktūrinių variantų, kurie sustiprina tam tikrus vėžį sukeliančius genus. Kai kuriose vėžio formose, žinant pacientą, ši abnormality padeda gydytojams nuspręsti dėl geriausio gydymo plano.

Yue sakė, kad šių struktūrinių variantų paieška yra svarbi dėl kelių priežasčių.

"Jei esate vėžiu sergantis pacientas, žinodamas apie struktūrinius variantus, kurie veda prie vėžio, galime padėti mums suvokti, kodėl sergate ir galbūt geriausias gydymas", - sakė J. Yue.

Tyrėjai panaudojo tris esamus struktūrinių variantų paieškos būdus: optinį žemėlapį, didelio našumo chromosomų konformacijos surinkimą (žinomą kaip Hi-C) ir visą genomo sekvenavimą, kuris buvo naudojamas atrasti daugumą jau žinomų struktūrinių variantų.

Naudodami savo naują metodą, mokslininkai sugebėjo rasti struktūrinių pokyčių daugiau kaip 30 vėžio ląstelių tipų. Mokslininkų komanda taip pat galėjo naudoti tuos pačius metodus, kad pradėtų mokytis, kodėl tam tikros struktūrinių variantų klasės gali prisidėti prie vėžio.

"Daugelis struktūrinių variantų, kurie randami žmogaus vėžio formose, neatrodo tiesiogiai susiję su genu", - sakė San Diego Salk instituto kolega Jesse Dixon ir vienas iš jo autorių. "Vietoj to, daugelis struktūrinių variantų atsiranda nekoduojamose genomo dalyse, apie kuriuos žmonės istoriškai vadinami šiukšlių DNR, ir tai gali būti šiek tiek paslaptis, kodėl tai gali prisidėti prie vėžio".

Tai, ko tyrėjai galėjo stebėti, yra tai, kad kai kurie struktūriniai variantai veikia reguliavimo geną "jungikliai" ne koduojančiose DNR sekose. Neteisingi jungikliai neleidžia tinkamai įjungti arba išjungti konkrečių genų, ir tai gali prisidėti prie vėžio.

"Su daugybe vėžio formų, pats genas yra gerai, bet" jungiklis ", kuris jį kontroliuoja, yra tai, kas sukelia problemų", - sakė Yue. "Naudodamiesi mūsų požiūriu, galime sužinoti, kad jungiklis buvo sugadintas ir rasti gydymą, pagrįstą konkrečiu šio jungiklio tikslu. Pavyzdžiui, jei jis yra išjungtas, galbūt galėtume panaudoti genų redagavimo technologijas, kad ją vėl įjungtume "

Jie taip pat naudojo Hi-C metodą, norėdami sužinoti, kaip struktūriniai variacijos gali paveikti 3-D genomo struktūrą, kaip DNR sulankstyti ląstelėje.

"Ląstelės yra mažos, tačiau jų DNR yra labai ilgos. Išdėstyta vienoje linijoje, visa DNR iš vienos ląstelės būtų daugiau nei du metrai", - sakė dr. Jobas Dekeris, "System Biology" programos profesorius ir vienas iš jų. Masačusetso universitete, Howard Hugheso medicinos instituto tyrėjas ir vyresnysis autorius. "Todėl DNR reikia sulaužyti sudėtingais būdais. Nustatėme, kad genomo pakitimai vėžio ląstelėse gali lemti skirtingus genomo raukšles, o tai gali lemti atvejus, kai genai įjungiami arba išjungiami netinkamais reguliavimo jungikliais."

Mokslininkų komanda sugebėjo sužinoti, kad struktūriniai variantai daro įtaką genomo susitraukimui vėžio ląstelėse ir kad šie pokyčiai gali prisidėti prie vėžio.

"Vienas iš atradimų, kuriuos mes padarėme praeityje, yra tai, kad mūsų genomas yra sulankstytas į skirtingas struktūras, beveik kaip mažas apylinkes", - sakė Dixonas. "Atrodo, kad kai kurie struktūriniai variantai sukelia pokyčius šiuose rajonuose, tokiuose, kad vėžį sukeliantis genas yra perkeltas iš kaimynystės, kur genas laikomas tyliai į tą, kuriame genas tampa aktyvuotas."

Ateityje "Yue" ir jo mokslinių tyrimų grupė planuoja taikyti naują metodą daugiau vėžio pacientų ir glaudžiai bendradarbiauja su Penn State Institute of Personalized Medicine. Mokslininkai teigia, kad šis darbas gali pagerinti gebėjimą numatyti, kurie struktūriniai variantai gali prisidėti prie vėžio, ir kokių genų jie gali nukreipti.

"Jei mes galime suprasti, kokios mutacijos vairuoja genus, tai gali manyti, kad vėžys gali būti gydomas specialiais vaistais, kurie nukreipia tuos genus", - sakė J. Yue. "Toks požiūris praeityje iš tiesų buvo sudėtingas dėl nekoduotų struktūrinių mutacijų genome".

menu
menu