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游离DNA(cfDNA)能够为预测基因表达提供线索

来源/作者:生物通   发表时间:2016-08-31 08:45:02  
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  奥地利格拉茨医科大学的研究人员发现,在血浆中循环的游离DNA(cfDNA)能够为预测基因表达提供线索。

       通过挖掘活性或非活性转录起始位点上游的核小体差异,奥地利的研究人员开发出一种方法,根据cfDNA的读取深度模式来估计基因表达。他们利用100多名健康个体的血液样本建立了这种方法,并将其应用在数百名癌症患者的样本上。

     “我们利用全基因组测序数据来确定基因表达的状况,”文章的通讯作者,格拉茨医科大学的人类遗传学研究人员Michael Speicher写道。“对于那些释放DNA进入循环系统的细胞,我们的研究带来了新观点,并扩展了现有的cfDNA分析选项。”

       研究小组指出,漂浮在血液中的许多cfDNA代表了凋亡细胞的遗传物质,包括核小体中与蛋白质复合物配对的 DNA。因此,研究人员推断,利用DNA读取深度应该能够揭示与基因转录活性相关的核小体印迹。之前的微球菌核酸酶(MNase)分析表明,在基因转录起 始位点上游,无核小体的DNA片段将被转录。

       考虑到这一点,他们首先着手研究与表达相关的核小体占据是否可通过cfDNA来检测,以及这种标志是否反映了基因表达。之后,研究人员进一步扩展了分析。他们获取基因表达谱,以便从癌症患者的血液样本中搜索癌症驱动基因。

       研究人员从50名健康男性和54名健康女性中采集到179个血液样本。他们利用Illumina的 MiSeq和NextSeq仪器开展双端测序,以鉴定血浆中与核小体相关的核DNA。然后,他们生成了单端测序数据,用它来评估转录起始位点周围的读取深 度模式,并参考现有的MNase图以及ENCODE和FANTOM5项目的基因表达数据。这些信息也帮助研究人员开发出预测表达的算法。

        之后,研究人员证明,对两名乳腺癌患者的循环肿瘤DNA进行全基因组测序,可获取基因表达和拷贝数图谱。于是,他们接着采集了其他癌症患者的血液样本,包括转移性结肠癌、肺癌或前列腺癌,查看了426个样本的基因表达和拷贝数变化。

        研究人员指出,这种方法似乎特别适合检测影响癌症驱动基因的扩增。不过,他们警告说,它可能不适合在微小残留病的背景下评估循环肿瘤DNA。


原文检索

Inferring expressed genes by whole-genome sequencing of plasma DNA

Nature Genetics


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