寻找癌症司机在游离DNA基因表达的线索

介绍

核小体是一种微小的、典雅的DNA包装。像长遗传项链上的珠子,每个核小体包含一个小的转动部分的DNA,缠绕在八个专业被称为组蛋白的蛋白质。事实证明,核小体可能包含比这多很多。它可能存在线索基因转移性癌症。

2016年,来自华盛顿大学的研究小组分析了核小体的地图入住率健康个体的DNA (cfDNA)游离。¹这些在活的有机体内入住率高与地图相关的体系结构和组织表达在单个细胞。这个建议会有一个后生的足迹出现在核小体的组织来源。研究的作者认为,这样一个足迹可以用来确定不同的细胞导致疾病时没有其他明显的基因型差异。研究了核小体在cfDNA也可能提供新的方法来使用非侵入式检测癌症筛查,如液体活检。

与此同时,一个团队在教授Michael Speicher人类遗传学研究所的实验室也在格拉茨医科大学的调查什么生物cfDNA能找到相关的信息。因为cfDNA nucleosome-protected DNA,他们专注于功能数据能否cfDNA是如何包装的。他们是对的,证明模式的核小体转录起始点的职业在提供信息来推断癌症司机基因的表达。²

iCommunity与Speicher教授的同事,Ellen Heitzer博士的液体活检个性化医学在癌症研究单位,和彼得•Ulz bioinformatician MSc。他们讨论了核小体的研究和如何使用他们的算法可能液体活检的数据分析为研究人员提供关于癌症恶化的重要信息和治疗反应。

艾伦Heitzer博士的个性化医疗的液体活检癌症研究单位,彼得Ulz, MSc在她的小组bioinformatician人类遗传学研究所的格拉茨医科大学的。

问:疾病研究的重点单位是什么?

彼得Ulz (PU):我们学院有70名员工,是由迈克尔Speicher教授。大部分的员工执行常规诊断化验遗传性疾病,但我们也进行各种液体活检应用研究。

艾伦Heitzer (EH):我的主要兴趣是癌症研究。我参与了两个家族的常规诊断癌症症状和研究关注基因分析方法对液亚博下载app体活检。六年多来,我们´参与的方法,使一个非侵入性,从等离子体纵向监测癌症基因组。

在过去,我们研究了单一的循环肿瘤细胞。我们现在忙ctDNA分析。这是一个更好的标志,全面覆盖肿瘤超过一个单一的循环肿瘤细胞。

问:什么是液体活检的价值?

嗯:传统的组织活检的肿瘤提供了一个快照。然而,很难进行组织活检每四个星期看到肿瘤已经改变了。相比之下,我们可以执行一个液体活检容易每隔几周。因此,液体活检使我们能够遵循一个主题在整个疾病过程中,从诊断、治疗反应、癌症复发。

液体活检研究领域是动态的,我们正在取得迅速进展。

问:从生物信息学角度,分析DNA测序数据的挑战从液体活检样品吗?

菩:许多人发现的庞大的数据量测序分析运行困难。这不是我们实验室中最困难的问题,因为我们正在进行小规模的测序。我们面临的挑战是非常低的信号,我们从ctDNA测序获得。根据肿瘤阶段和各种其他参数,cfDNA从正常细胞可以大大超过tumor-derived DNA。很难获得良好的信息一般的微量DNA和更小的肿瘤分数,同时消除了偏见,一路上发生。

问:什么引发了核小体的观点来研究模式入住率在转录因子结合位点cfDNA吗?

菩:因为cfDNA nucleosome-protected DNA,我们最初的愿景,必须有更多的信息在液体活检样本隐藏在cfDNA打包的方式。在阅读一些出版物对染色质重塑和MNase-Seq,³我们设想这是适用于cfDNA。我们有数据信号低全基因组测序(WGS)看看是否有一个信号类型可以表示基因表达与否。然后综述了测序数据超过100控件是否有类似的信号。这些结果令人鼓舞,我们用它们来构建本研究。华盛顿大学的研究中,利用相同的信号,演绎tissue-of-origin,进一步增加了我们的兴奋。

“我们知yobet亚洲道了核小体在基因转录启动网站显示不同覆盖模式表示,这样的企业是没有希望的。”

问:你为什么选择用WGS代替whole-exome测序(韦斯)这个新方法吗?

菩:核小体占用信号位于转录的开始。最外显子组测序工具丰富的编码部分基因组而非翻译区,这是我们获得最高的信号。即使外显子组富集分析将丰富翻译区,前不久未翻译的部分地区将会丢失。不幸的是,这是我们找到表达信息的区域。

问:你研究的结果是什么?

菩:我们使用WGS分析cfDNA等离子体中发现癌症的科目。核小体在基因表达,转录开始网站删除。作为cfDNA释放到血液中细胞凋亡时,核小体耗尽区域(NDR)是优先被核酸酶消化,因为它不受保护的组蛋白。这意味着不活跃基因的DNA片段,没有了核小体,比活跃的基因更丰富的血液循环。我们表明,核小体在基因转录启动网站显示不同覆盖模式表达,这样的企业是没有希望的。此模式可以从测序数据建立。使用机器学习算法,我们可以预测基yobet亚洲因可能是驱动精度高的疾病。

最有趣的方面的研究是这种方法在健康个体和癌症。我们可以推断出什么基因表达。到目前为止,我们已经测序两ctDNA癌症样本对象在高覆盖率。数据看起来有前途的技术,我们正在努力了解适用的方法是更广泛的样本,我们是否可以用它来详细分析不同的实体肿瘤。

问:你怎么确定表达式的结果你推断从WGS癌症样品吗?

菩:确认我们的表达式预测,我们相比数据RNA-Seq数据对应的原发肿瘤。我们关注区域拷贝数高收益,因为这些地区相对丰富而平衡的区域,并且可以循环肿瘤达到一个很高的分数。我们从这些地区RNA-Seq数据提取和比较它为基因表达我们的预测算法。这些预测被证实。目前我们正在改进我们的方法更敏感,所以我们可以使这些预测更一般的ctDNA我们发现在等离子体。

“来,是想确定一下我们表达预测,我们比较我们的数据RNA-Seq数据从相应的原发肿瘤。”

问:你用的是什么软件分析数据?

菩:我们使用Burrow-Wheeler对准器(BWA) DNA排列和有一些脚本使用SAMTools转录起始点的看周围的报道。对于基因表达的预测,我们使用一个基于支持向量机的机器学习方法,我们发展。yobet亚洲

问:你遇到了什么挑战开展这项研究?

菩:样本大小和测序成本的重大挑战。虽然我们有几百个从信号低WGS样本和对应的数据集,这些数据不能使用由于缺乏测序深度在我们感兴趣的区域分析。我们都无力序列高覆盖率,以弥补低信号,所以我们合并的数据来克服这个问题。

问:增强必须支持你的方法的过渡到临床吗?

菩:我们发现有问题,可以模糊的结果,我们使用我们的方法获得。例如,有核小体组织的差异基因高表达和这样的企业是没有希望的。基因准备高基因表达有非常严格的核小体组织,和我们的方法成功地预测了这些基因的表达。基因的核小体没有严格的组织更难以评估,我们的算法经常预测未表达的,是否或不是。结果,我们的算法无法预测基因表达目前样品中每一个基因。我们正在努力纠正这一点。

我们还需要一个更高的肿瘤部分液体活检应用该方法在临床环境中,由于信号是“污染”与正常DNA从通常的凋亡过程。这两种癌症肿瘤样品在我们的研究中有很高的分数。我们可能不会发现在所有样本。即使对于高肿瘤样本分数,我们仍然必须关注区域所占比例和拷贝数变化和收益。目前,我们是有限的几个地区我们可以预测基因是否表达。我们希望找到更多。

“对基因表达的预测,我们使用一个基于支持向量机的机器学习方法,我们开发了。”yobet亚洲

问:如何cfDNA基因表达在未来帮助我们对疾病的理解吗?

菩:科学家们一直在寻找基因变异和突变肿瘤。这导致了巨大的进步分子肿瘤学和治疗反应的识别。然而,一些信息是缺失的。我们相信我们的分析基因表达的肿瘤将使我们能够遵循的肿瘤疾病和治疗期间。我们希望这将给我们一个全新的光谱信息,可用于确定药物靶点或监测治疗和赶上第一治疗抵抗的迹象出现。

嗯:我们的方法的另一个好处是,我们可以执行拷贝数分析和提取表达相同的数据集的数据。在最近的一项研究中,我们报告的出现小说聚焦放大的前列腺癌。⁴肿瘤基因组高度动态的在肿瘤进展。在未来,我们的方法可以告诉我们一个基因是否位于这个焦点放大肿瘤中表达,以及是否负责驾驶疾病或抵抗治疗的进展。我们相信,我们可以将这种方法应用到任何类型的癌症,考虑到足够的肿瘤DNA存在于cfDNA。

“MiSeq NextSeq工作流很容易和测序速度快,提供节省时间。”

问:如果新标记识别,你可以使用来自这些研究的原始数据来评估不同的基因表达水平的存在理解疾病进展?

菩:我们可以把新发现的标记,如果他们是基于基因的表达。目前,我们需要关注标记与拷贝数增长的地区。这可能限制寻找其他类型的标记。的理论是,如果信号是足够高的分数,还有大量的肿瘤,我们可以检查是否有某种反应的基因。现在我们正在做。

问:如何MiSeq和NextSeq系统启用你的研究?

嗯:MiSeq NextSeq工作流很容易和测序速度快,节省大量时间。我们可以在2 - 3天完成信号低WGS血浆DNA提取到最终的结果。两个系统提供快速的数据访问,这对我们来说是一个重要的优势。

问:你为什么选择TruSeq^®纳米DNA库准备工具吗?

嗯:我们选择了TruSeq Nano DNA库准备工具,因为它可以支持低示例输入。我们获得伟大的结果。拷贝数分析和WGS,我们很满意这个工具包和打算继续使用它。

问:你的研究的下一个步骤是什么?

菩:我们的重点是使我们的方法更敏感,所以它可以使用cfDNA肿瘤基因的一个较低的分数。这将使我们能够看在发病的早期样本。早些时候我们可以获得关于肿瘤的信息,更好的机会我们已经通知治疗决策。

嗯:我们也试图分析其他标记,突变,拷贝数改变等离子体的DNA可以没有先验知识的原发肿瘤和推动其增长的基因。我们正试图提取其他信息超出了通常的嫌疑人突变发现新的标记可以帮助我们监视和屏幕癌症患者。这是一个大量的生物信息学工作。

“我们的重点是使我们的方法更敏感,所以它可以使用cfDNA肿瘤基因的一个较低的分数。这将使我们能够看在发病的早期样本。”

问:你打算在未来的研究中使用Illumina公司产品?

菩:我们将继续使用MiSeq和NextSeq系统,和TruSeq纳米DNA库准备装备。

我们正在测试我们的方法用更少的测序数据,通过执行目标浓缩,以及我们的报道需要减少降尺度的实验信号很低。我们已经测试一些Illumina公司为此浓缩的DNA试剂盒。通过优化我们的方法,我们希望利用我们现有的数据集。

嗯:我们也使用DNA和Nextera TruSeq Nano的组合^®快速捕获目标排序协议。我们也有一个Illumina公司礼宾项目正在运行TruSeq癌症扩增子装备具有独特的分子标识符。如果我们的研究转移到诊所,我们必须专注于已知,可操作的目标。那将是更有效的比分析整个基因组来确定正确的治疗或病人对某种治疗的原因。

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