檢測癌癥相關DNA修飾新測序方法

發布時間：2019-02-27 14:09 原文鏈接：檢測癌癥相關DNA修飾新測序方法

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　　牛津Ludwig癌癥研究所助理成員Chunxiao Song和Benjamin Schuster-Boeckler領導的這項研究表明，他們開發的新方法，TET輔助吡啶硼烷測序（TET-assisted pyridine borane sequencing，TAPS）是一種比亞硫酸氫鹽測序（bisulfite sequencing）損傷更小、效率更高的替代者，現在亞硫酸氫鹽測序是繪制表觀基因的黃金標準。

　　“我們認為TAPS可以直接取代亞硫酸氫鹽測序，成為DNA表觀遺傳測序的新標準，”Song說。“它使DNA表觀遺傳學測序更經濟實惠，并可用于更廣泛的學術研究和臨床應用。”

　　一類表觀遺傳修飾涉及化學基團附著在特定的DNA“字母”上。標記本身不改變DNA序列，而是影響基因開關。兩種最常見的修飾包括胞嘧啶上添加甲基和羥甲基，以生成5mC和5hmC。“5mC和5hmC豐度異常是癌癥的典型特征，”Song說。

　　幾十年來，生物學家一直靠亞硫酸氫鹽測序來檢測5mC和5hmC修飾，但這種化學物質具有極大的破壞性，接觸到它的DNA，99%發生降解。“你想象一下，如果你處理的是非常有限的基因樣本，比如血液中循環的無細胞DNA，再進行亞硫酸鹽測序就變得如履薄冰，”Song說。

　　亞硫酸鹽測序的另一個局限性是只能間接檢測5mC和5hmC，它將未經修飾的胞嘧啶轉化為一種叫做尿嘧啶的相關堿基，同時保持甲基化胞嘧啶的完整。“這是非常低效和計算密集的，”Song說。“這就像是為了找到叫Waldo的人，而消滅所有不叫Waldo的人一樣。與之不同的是，TAPS允許我們直接找到誰是Waldo。”

　　新方法包括兩個步驟。第一用TET酶將5mC和5hmC轉化為第三種修飾——5-羧基胞嘧啶（5caC）。第二步是Song實驗室的一位博后研究員，Yibin Liu開發出來的新化學反應，將5caC轉化為胸腺嘧啶，胸腺嘧啶是一種可以被普通測序儀讀取的DNA堿基。

　　這一過程產生了一種新的數據類型，Schuster-Boeckler實驗室開發了分析該數據的計算方法。“與亞硫酸鹽測序相比，TAPS數據的處理速度不僅是原來的兩倍，而且保留了更多來自原始樣本的信息。這使得在識別DNA修飾的同時更容易檢測突變和結構變異，”Schuster-Boeckler說。

　　在證明了TAPS的核心化學作用后，研究小組又花了一年時間對其進行完善，將反應效率從70%提高到了95%以上。他們還順便開發了兩種不同的TAPS技術——TAPS-β和CAPS，分別只檢測5mC或5hmC。

　　對小鼠DNA測試，研究人員發現TAPS可以用亞硫酸氫鹽測序一半的成本獲得更精確的測序數據。“用同樣的錢，得到兩倍的有用數據，”Song說。

　　他們正在檢測TAPS技術用來分析腫瘤在血液中釋放的無細胞DNA，目的是應用新技術發展癌癥微創診斷。