納米孔測序技術(shù)在檢測癌癥融合基因的研究應(yīng)用

基因融合產(chǎn)物是腫瘤中常見的驅(qū)動因素，也是診斷、預(yù)后和治療的重要決定因素。研究已發(fā)現(xiàn)融合基因普遍存在于所有主要類型的人類腫瘤中，實(shí)體瘤中發(fā)生基因融合變異的比例約為16.5%-20%[1]，例如：前列腺癌中常見TMPRSS2-ERG 融合事件；尤文氏肉瘤中EWSR1-FLI1融合事件較為常見。因此，融合基因檢測在臨床診療中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
 
以納米孔測序技術(shù)為代表的長讀長測序技術(shù)能提供更好的檢測性能，不僅可以發(fā)揮長片段優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對新融合形式或者新伙伴基因的檢出，還能借助其靈活的通量和實(shí)時測序的特點(diǎn)，縮短檢測時間，更有利于快速準(zhǔn)確的獲得檢測結(jié)果，指導(dǎo)制定患者的診斷方案。
 
齊碳已發(fā)布QNome測序平臺對EML4-ALK融合標(biāo)準(zhǔn)品樣本性能測試的數(shù)據(jù)（點(diǎn)擊即可查看），平臺表現(xiàn)出良好性能，以及對極低突變頻率（0.1%）的融合事件的檢出潛力。
 
本篇文章將帶大家進(jìn)一步了解長讀長測序平臺在靶向檢測融合基因中的應(yīng)用成果，為相關(guān)研究提供新思路。
 
1.納米孔測序快速進(jìn)行臨床融合基因檢測 ▲作者:
William R. Jeck, Jesse Lee, Hayley Robinson, Long P. Le, A. John Iafrate, Valentina Nardi,
▲DOI: 
https://doi.org/10.1016/j.jmoldx.2018.08.003
IMFORMATION
▲解讀
臨床對不同白血病亞型的患者治療方法可能有顯著不同，然而快速鑒定融合基因?qū)�急性白血病患者尤其重要。本研究基于長讀長測序的優(yōu)勢開發(fā)了一種快速檢測原癌基因融合的方法：利用改進(jìn)的錨定多重PCR（AMP）對反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物擴(kuò)增，再構(gòu)建文庫進(jìn)行納米孔測序。
 
本研究對K562細(xì)胞測序15分鐘，有超過100條 reads能夠支持BCR-ABL1融合轉(zhuǎn)錄本。利用上述方法對16例樣本分別進(jìn)行二代和納米孔測序：二代測序檢測到16個融合基因（11例樣本），納米孔測序檢測到13個融合基因事件（12例樣本）；納米孔測序未檢測到的融合基因可能與其豐度相關(guān)。利用臨床FFPE樣本測試以上方法，也能夠全部檢出融合基因。本研究開發(fā)了一種基于納米孔的測序檢測融合方法，可以縮短融檢測時間。
2.多重Cas9富集和納米孔測序檢測伙伴不明的融合基因 ▲作者:
Stangl C, de Blank S, Renkens I, Westera L, Verbeek T, Valle-Inclan JE, González RC, Henssen AG, van Roosmalen MJ, Stam RW, Voest EE, Kloosterman WP, van Haaften G, Monroe GR.
▲DOI:
https://doi.org/10.1038/s41467-020-16641-7
 IMFORMATION
▲解讀
融合基因伙伴和斷點(diǎn)位置的多變性限制了診斷檢測，甚至使已知的或者高頻的融合基因事件檢測難度變高。本研究開發(fā)了基因富集檢測融合基因的方法（FUsion Detection from Gene Enrichment, FUDGE）：利用Cas9切割目標(biāo)區(qū)域DNA一側(cè)或雙側(cè)富集融合基因（無需知道融合伙伴或準(zhǔn)確的斷點(diǎn)位置），搭配NanoFG軟件進(jìn)行分析。
利用以上方法對腫瘤細(xì)胞系和腫瘤樣本檢測融合基因。A4573、CHP-100和HS-SYII癌癥細(xì)胞系中融合基因EWSR1-FLI1和SS18-SSX1可以有效富集，融合斷點(diǎn)分別有69 (A4573), 62 (CHP)和6 (HS-SYII) 條reads支持。對6例腫瘤樣本（無已知斷點(diǎn)信息）檢出EWSR1-FLI1、PAX3-FOXO1、BCR-ABL1等已知的融合基因，還發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證了FOXO1-PAX3（橫紋肌肉瘤）和DRICH1-BCR（慢性髓系白血�。﹥蓚�融合事件。FUDGE是一種快速和通用的泛癌融合檢測方法。
3.利用三代測序檢測乳腺癌結(jié)構(gòu)變異和融合基因 ▲作者:
Hu T, Li J, Long M, Wu J, Zhang Z, Xie F, Zhao J, Yang H, Song Q, Lian S, Shi J, Guo X, Yuan D, Lang D, Yu G, Liang B, Zhou X, Ishibashi T, Fan X, Yu W, Wang D, Wang Y, Peng IF, Wang S.
▲DOI: 
https://doi.org/10.3389/fcell.2022.854640
IMFORMATION
▲解讀
結(jié)構(gòu)變異是人類基因組中常見的基因變異，能夠?qū)е虏煌�的表型和疾病。本研究針�?8個乳腺癌相關(guān)基因的全長序列設(shè)計(jì)捕獲探針，對捕獲后的序列進(jìn)行長讀長測序；同時，對癌癥樣本及癌旁樣本進(jìn)行納米孔轉(zhuǎn)錄組測序。除了檢測到體細(xì)胞結(jié)構(gòu)變異，研究從DNA和RNA的層面揭示了融合基因事件，在6個病人中共檢測到7個融合基因事件。一例樣本的17號染色體RECQL5基因與7號染色體和8號染色體兩處DNA片段發(fā)生融合；該融合基因的可變剪接過程導(dǎo)致7號染色體片段在轉(zhuǎn)錄本中缺失。以上方法也展現(xiàn)了長讀長測序在臨床應(yīng)用中的潛在價(jià)值。 參考文獻(xiàn)：
[1] Mitelman F, Johansson B, Mertens F. The impact of translocations and gene fusions on cancer causation.[J]. Nature Reviews Cancer, 2007, 7(4):233-45.
[2] Jeck WR, Lee J, Robinson H, et al. A Nanopore Sequencing-Based Assay for Rapid Detection of Gene Fusions. J Mol Diagn. 2019 Jan;21(1):58-69.
[3] Stangl C, de Blank S, Renkens I, et al. Partner independent fusion gene detection by multiplexed CRISPR-Cas9 enrichment and long read nanopore sequencing. Nat Commun. 2020 Jun 5;11(1):2861.
[4] Hu T, Li J, Long M, et al. Detection of Structural Variations and Fusion Genes in Breast Cancer Samples Using Third-Generation Sequencing. Front Cell Dev Biol. 2022 Apr 13;10:854640.