轉(zhuǎn)錄組測(cè)序揭示乳腺癌重排

即將在本周《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）的網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表的一篇論文中，一個(gè)國(guó)際研究小組介紹了一項(xiàng)利用高通量的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序來(lái)發(fā)現(xiàn)乳腺癌細(xì)胞系中的基因組重排的原理論證研究。

美國(guó)克萊格凡特研究院（J.Craig Venter Institute）、Lugwig癌癥研究所的三個(gè)分所、以及紐約斯隆-凱特琳癌癥紀(jì)念研究中心（Memorial Sloan-Kettering Cancer ）的研究人員利用Roche 454轉(zhuǎn)錄組測(cè)序來(lái)尋找一個(gè)高度重排的乳腺癌細(xì)胞系中的基因組易位。在這個(gè)過(guò)程中，他們發(fā)現(xiàn)了7個(gè)新的基因組重排－包括5個(gè)截短蛋白和2個(gè)嵌合體蛋白，相信這至少影響了9個(gè)基因。

文章的通訊作者Robert Strausberg，也是JCVI基因組醫(yī)學(xué)的代理主管及小組領(lǐng)導(dǎo)，他告《GenomeWeb Daily News》的記者：“我們對(duì)此非常激動(dòng)�！盨trausberg贊揚(yáng)高通量測(cè)序?yàn)檠芯咳藛T提供了途徑去了解轉(zhuǎn)錄組的新信息類型。他說(shuō)：“這讓詳細(xì)了解細(xì)胞中這么多個(gè)轉(zhuǎn)錄本的夢(mèng)想成真�！倍囗�(xiàng)研究證實(shí)了大規(guī)�；�因組分析在鑒定與多種癌癥相關(guān)的突變、重排和基因表達(dá)改變中的有效性。對(duì)于這項(xiàng)最新研究，Strausberg和他的同事們聚集于轉(zhuǎn)錄組中隱藏的信息，轉(zhuǎn)錄組是指細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄本的集合。由于轉(zhuǎn)錄組反映了活躍的基因組，它包含了從不同的基因剪接形式到基因表達(dá)的一切大量信息。但是Strausberg和他的小組還想從轉(zhuǎn)錄組中了解其它信息－有關(guān)基因組易位事件的線索。為了檢測(cè)基因重排的活躍基因產(chǎn)物，他們利用了Roche 454-FLX焦磷酸測(cè)序，來(lái)評(píng)估高度重排的乳腺癌細(xì)胞系HCC1954的轉(zhuǎn)錄組。

研究小組從該細(xì)胞系中產(chǎn)生了510,703個(gè)cDNA序列讀數(shù)。在這些讀數(shù)中，超過(guò)384,900個(gè)讀數(shù)與9,221個(gè)RefSeq基因mRNA配對(duì)。剔除掉這些與RefSeq配對(duì)的序列，研究人員嘗試將剩余的序列與人類參考基因組比對(duì)，剩下47,370個(gè)序列與兩者都不能配對(duì)。研究人員隨后將剩余的序列放入計(jì)算機(jī)分析流程，提取出496個(gè)含有至少兩個(gè)不同的基因組位點(diǎn)信息的潛在的嵌合體轉(zhuǎn)錄本。大體上一半的轉(zhuǎn)錄本代表了同一個(gè)染色體上的重排，而另一半則包含了不同染色體間的重排。研究小組從中挑選了33個(gè)假定的嵌合體用于后續(xù)研究，并從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了13個(gè)嵌合體cDNA。小組檢測(cè)到的大部分變異也同樣存在于同一個(gè)體的血細(xì)胞對(duì)照系中。

這促使研究人員利用Long Range PCR、Sanger末端測(cè)序和熒光原位雜交來(lái)區(qū)分反式剪接事件和真正的基因組重排。文章的主要作者Qi Zhao－JCVI的人類基因組科學(xué)家告訴《GenomeWeb Daily News》，盡管他們發(fā)現(xiàn)的一些重排與細(xì)胞系的已知變化有重疊，但其它都是新的。比如，他們?cè)谧畛醯膶?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了4個(gè)染色體間轉(zhuǎn)位和1個(gè)染色體內(nèi)重排。接下來(lái)，研究小組再回去尋找那些在基因組上可定位于不止一個(gè)定位點(diǎn)的嵌合體轉(zhuǎn)錄本。在此過(guò)程中，他們又發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了2個(gè)染色體間重排。

研究中總共發(fā)現(xiàn)了7個(gè)重排，據(jù)信至少影響了9個(gè)不同的基因。其中5個(gè)重排產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄本編碼了截短蛋白—包括有著致癌功能的蛋白。例如，研究人員檢測(cè)到MRE11A和NSD1的截短，MRE11A基因編碼的蛋白參與了幾種乳腺癌中檢測(cè)到的雙鏈斷裂修復(fù)，而NSD1基因則編碼了可能的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，有時(shí)存在于急性髓細(xì)胞白

血病中。

作者寫道：“我們的結(jié)果暗示基因組易位可能是乳腺癌中基因失活的另一個(gè)機(jī)制，它可能是與點(diǎn)突變一樣常見(jiàn)的機(jī)制。”在這項(xiàng)原理論證研究之外，Strausberg表示最終的目標(biāo)是在臨床水平審視并了解癌癥。他和他的合作者們強(qiáng)調(diào)了編輯并整合不同類型數(shù)據(jù)的必要性－包括基因組重排和選擇性剪接事件，從而提高從研究中得到更好結(jié)果的機(jī)率。作者總結(jié)表示：“數(shù)據(jù)庫(kù)提供了在多種癌癥中比較和對(duì)照這些變化的可能性，它對(duì)于識(shí)別癌癥中共同的特征非常重要，從而為應(yīng)用新的干預(yù)方法來(lái)有效治療所有癌癥提供了機(jī)會(huì)，而病人的結(jié)果也能因此改善�！�

454生命科學(xué)是羅氏應(yīng)用科學(xué)旗下卓越的中心之一，開發(fā)并商業(yè)化了創(chuàng)新的454測(cè)序系統(tǒng)，用于超高通量的DNA測(cè)序。具體的應(yīng)用包括基因組的從頭測(cè)序和重測(cè)序、宏基因組學(xué)、RNA分析和DNA目標(biāo)區(qū)域的定向測(cè)序。454測(cè)序系統(tǒng)的特點(diǎn)是樣品制備簡(jiǎn)單且無(wú)偏向性，讀長(zhǎng)包括配對(duì)末端讀長(zhǎng)超長(zhǎng)且準(zhǔn)確度高。454測(cè)序系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)催生了各個(gè)研究領(lǐng)域的幾百項(xiàng)經(jīng)同行評(píng)議的研究，例如癌癥和傳染病研究、藥物篩選、海洋生物學(xué)、人類學(xué)、古生物學(xué)等多個(gè)方面。