Optimiziranje tehnologij za odkrivanje mutacij rakavih celic

Enostavna izdelava spletne strani - Sqwiz (Julij 2019).

Anonim

Kancerogene celice imajo pogosto mutacije v svoji DNK, ki znanstvenikom omogočajo, da odkrijejo, kako se je rak začel ali katero zdravljenje je najbolj učinkovito. Iskanje teh mutacij je lahko težavno, vendar nova metoda lahko nudi bolj popolne in izčrpne rezultate.

Skupina raziskovalcev je razvila nov okvir, ki lahko združuje tri obstoječe metode iskanja velikih mutacij ali strukturnih variant v eno samo, bolj celovito sliko.

Feng Yue, pomočnik profesorja za biokemijo in molekularno biologijo na Penn State College of Medicine, je dejal, da je nova metoda, objavljena danes (10. septembra) v Nature Genetics, lahko pomagala raziskovalcem najti nove strukturne razlike v DNA rakavih celicah in izvedeti več o tem, raka se začne.

"Ta računski okvir smo lahko oblikovali in uporabili za povezavo treh metod skupaj, da bi dobili najobsežnejši pogled na genom, " je dejal Yue. "Vsaka metoda sama po sebi lahko pregleda le del strukturnih variacij, vendar ko integrirate rezultate treh različnih metod, lahko dobite najbolj celovit pogled na genomski rak."

Strukturne variante so velike mutacije v DNA, ki lahko povzročijo, da se geni, ki povzročajo rak, vklopijo. Na primer, nekatere vrste možganskega raka, kot so vrste, ki so prizadele senatorje John McCain in Edward Kennedy, lahko povzročijo strukturne različice, ki povečujejo nekatere genov, ki povzročajo rak. Pri nekaterih vrstah raka, če vedo, da bolnik ima to nepravilnost, pomaga zdravnikom odločiti o najboljšem načrtu zdravljenja.

Yue je dejal, da so te strukturne različice pomembne iz več razlogov.

"Če ste bolnik z rakom, poznavanje strukturnih variant, ki vodijo k raku, nam lahko pomagajo razumeti, zakaj ste se počutili bolne, in morda kakšno zdravljenje bi bilo najbolje, " je dejal Yue.

Raziskovalci so uporabili tri obstoječe metode za iskanje strukturnih variant: optično kartiranje, zajemanje konformacije kromosomov visoke hitrosti (znano kot Hi-C) in zaporedje celotnega genomov, ki je bil uporabljen za odkrivanje večine strukturnih variant, ki so že znane.

Z uporabo nove metode so raziskovalci našli strukturne razlike za več kot 30 vrst rakavih celic. Ekipa znanstvenikov je lahko uporabila iste metode, da bi začela spoznavati, zakaj nekateri razredi strukturnih variant lahko prispevajo k rakom.

"Številne strukturne variante, ki jih najdemo pri raku človeka, ne vplivajo neposredno na gen, " je dejal Jesse Dixon, sodelavec na Salk Institute v San Diegu, in eden od soavtorjev dela. "Namesto tega se mnoge strukturne različice pojavljajo v nekodiranih delov genomov, kar so ljudje v preteklosti imenovali" junk DNA ", in morda je malo skrivnost, zakaj to lahko prispeva k raku."

Raziskovalci so lahko opazovali, da nekatere strukturne variante vplivajo na regulatorna genska "stikala" v nekodiranih sekvencah DNK. Okvarjena stikala preprečujejo ustrezno vklop ali izklop določenih genov in to lahko prispeva k raku.

"S številnimi vrstami raka je gen sam, vendar je" stikalo ", ki ga nadzira, tisto, kar povzroča težave, " je dejal Yue. "Z uporabo našega pristopa je možno, da lahko ugotovimo, da je bilo stikalo prekinjeno in poiskati zdravilo, ki temelji na posebnem cilju za to stikalo. Če je na primer izklopljen, bi morda lahko uporabili tehnologijo za urejanje genov, da jo ponovno vklopimo. "

Uporabili so tudi Hi-C metodo, da bi raziskali, kako lahko strukturne spremembe vplivajo na 3-D strukturo genomov - kako se DNA v sami celici pregiba.

"Celice so majhne, ​​a njihova DNA je zelo dolga. Izpostavljena je v črti, vsa DNA iz ene celice bi bila daljša od dveh metrov, " je dejal dr. Job Dekker, profesor in sourednik programa za sistemsko biologijo na Univerzi v Massachusettsu, raziskovalcu medicinskega inštituta Howard Hughes in višjemu avtorju časopisa. "Zato je treba DNA zapleteno zamenjati. Ugotovili smo, da lahko genomske spremembe v rakavih celicah povzročijo razlike v tem, kako se genom prelomi in to lahko privede do primerov, ko geni vklopijo ali izključijo napačna regulatorna stikala."

Ekipa znanstvenikov je lahko odkrila, da strukturne variante vplivajo na zlaganje genomov v rakavih celicah in da lahko te spremembe prispevajo k raku.

"Eno od odkritij, ki smo jih naredili v preteklosti, je, da je naš genom zložen v različne strukture, skoraj tako majhne soseske", je dejal Dixon. "Zdi se, kot da nekatere strukturne variante povzročajo spremembe v teh soseskah, tako da se gen, ki povzroča raka, premakne iz soseske, kjer je gen tiho v tisti, kjer se gen sproži."

V prihodnosti Yue in njegova raziskovalna skupina nameravata uporabiti novo metodo pri več bolnikih z rakom in tesno sodelujeta z Penn State Institute for Personalized Medicine. Znanstveniki nakazujejo, da bi to delo lahko vodilo do boljše zmožnosti napovedati, katere strukturne variante lahko prispevajo k raku in katere gene bi lahko usmerjale.

"Če lahko razumemo, katere mutacije poganjajo kateri geni, lahko to kaže, da bi bil rak izpostavljen zdravljenju s posebnimi zdravili, ki ciljajo na te gene, " je dejal Yue. "Takšen pristop je bil v preteklosti resnično zahteven za nekodirane strukturne mutacije v genomu."

menu
menu