В поисках новых способов последовательности человеческих геномов и считывания критических изменений в ДНК исследователи из Университета Джона Хопкинса использовали инструмент для вырезания генов CRISPR, чтобы разрезать ДНК вокруг длинных опухолевых генов, которые можно использовать для сбора информации о последовательности.
Отчет об экспериментах с использованием геномов из клеток и тканей рака молочной железы человека опубликован в Nature Biotechnology. Сочетание CRISPR с инструментами, которые упорядочивают компоненты ДНК раковой ткани человека, является техникой, которая однажды может обеспечить быстрое, относительно дешевое секвенирование опухолей пациентов, оптимизируя выбор и использование методов лечения, которые нацелены на очень специфичные и индивидуальные генетические изменения.
«Для секвенирования опухоли у онкологических пациентов не обязательно включать последовательность всего генома рака, - говорит Уинстон Тимп, доцент кафедры биомедицинской инженерии и молекулярной биологии и генетики в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса. - Последовательность определенных областей может быть очень информативной».
При традиционном секвенировании генома ученым приходится делать много копий рассматриваемой ДНК, случайным образом разбивать ДНК на сегменты и анализировать сегменты через компьютер. Он считывает цепочку химических соединений, называемых нуклеиновыми кислотами, состоящими из четырех оснований, которые образуют ДНК, и обозначены буквами A, C, G и T. Затем ученые ищут перекрывающиеся области сломанных сегментов и соединяют их вместе, как черепицы на крыше, чтобы сформировать длинные участки ДНК, которые составляют ген.
В своих экспериментах ученые сделали целевые разрезы в ДНК, выделенной из кусочка ткани, взятой из опухоли рака молочной железы пациента. Затем ученые «приклеили» адаптеры секвенирования к вырезанным CRISPR концам участков ДНК. Адаптеры направляют ДНК в крошечные отверстия или «нанопоры», которые считывают последовательность.
Среди 10 генов рака молочной железы, ученые смогли использовать секвенирование нанопор в линиях клеток рака молочной железы и образцах тканей, чтобы обнаружить тип изменения ДНК, называемый метилированием, когда химические вещества, называемые метильными группами, добавляются к ДНК вокруг генов, которые влияет на то, как читаются гены.
Исследователи обнаружили место пониженного метилирования ДНК в гене, называемом кератином 19 (KRT19), который важен для клеточной структуры. Предыдущие исследования показали, что снижение метилирования ДНК в KRT19 связано с распространением опухоли. В изученных клеточных линиях рака молочной железы команда Джона Хопкинса смогла сгенерировать в среднем 400 «считываний» на базовую пару.
Из проб ткани опухоли рака молочной железы, взятой при биопсии, команда исследователей смогла произвести в среднем 100 считываний на одну область. «Это, конечно, меньше, чем то, что мы можем сделать с клеточными линиями, но мы должны быть более осторожными с ДНК из образцов человеческой ткани, потому что она несколько раз замораживалась и оттаивала», - говорит Тимп.
В дополнение к своим исследованиям метилирования ДНК и малых мутаций, ученые секвенировали ген BRCA1, связанный с раком молочной железы, который охватывает область в геноме длиной более 80 000 оснований. «Этот ген действительно длинный, и нам удалось собрать данные о секвенировании, которые прошли эту большую и сложную область», - говорят исследователи.
«Поскольку мы можем использовать эту технику для секвенирования действительно длинных генов, то сможем обнаружить большие недостающие блоки ДНК, которые мы не смогли бы найти с помощью более традиционных инструментов секвенирования», - поясняет Тимп.
В дополнение к своему потенциалу для руководства лечением пациентов, комбинация технологии CRISPR и секвенирования нанопор поможет ученым найти новые связанные с болезнью генные изменения. Сейчас специалисты планируют усовершенствовать технику секвенирования CRISPR и нанопор и протестировать ее возможности при других типах опухолей.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200224111330.htm
Комментарии
Пока комментариев нет
Новый комментарий