通过游离DNA来推断基因表达
查字典生物网
2016-08-31
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MichaelSpeicher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。
