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長讀長測序—揭示乳腺癌中的大規模基因組破壞
| 導讀 | 大約20％的乳腺癌是“HER2陽性”，它們會產生過量HER2蛋白，往往是攻擊性的癌癥之一。癌癥做到早發現需要盡早準確的發現基因周圍高度復雜的DNA變異。研究人員認為長讀序列是捕獲結構變異復雜性的寶貴工具，這對進一步研究和臨床應用有著重要意義。 |
圖片來源：Schatz Lab，CSHL / JHU
頂部矩形顯示由HER2基因（也稱為ERBB2）占據的染色體17的200萬個堿基對區段。該基因的一小部分已經大量擴增，斷裂并與8號染色體（下部矩形）融合。在該染色體上，基因的部分被復制多達1000次，其中各種片段在染色體內跳躍（綠色弧形）。
6月28日,發表在Genome Research雜志上題為"Complex rearrangements and oncogene amplifications revealed by long-read DNA and RNA sequencing of a breast cancer cell line"的研究中，科學家們證實了長讀長測序的作用。
傳統的短讀長測序技術會忽略乳腺癌細胞系的部分變種，而用長讀長測序技術讀取癌細胞的基因組，可以讀取更長的DNA片段。通訊作者Michael C. Schatz博士說，長讀長測序(Long-read sequencing)使團隊能夠非常詳細地重建 HER2基因在HER2陽性乳腺癌細胞中如何大量擴增的歷史情況。
長度長測序的優勢：
拼寫錯誤的基因、以及結構變異可包含大塊染色體的DNA大規模重排，干擾已經進化以調節細胞生長的平衡機制。通常沉默的基因被大量激活并形成突變蛋白。這些和其他中斷導致細胞無限制生長，是癌癥顯著的標志。
冷泉港實驗室（CSHL）的科學家在Genome Research發表了有關癌細胞基因組結構變異的詳細圖譜。該圖揭示了大約20,000個結構變異。
測序專家Michael C. Schatz和W. Richard McCombie領導的團隊使用了長讀長測序技術讀取癌細胞的基因組。與舊的短讀技術相比，該技術可以讀取更長的DNA片段。當使用團隊近發布的兩個復雜軟件包解釋結果時，長讀長測序在信息和上下文方面更豐富。例如，它可以通過看到更多的物理背景來更好地理解DNA字母的重復延伸。
該團隊通過使用這種技術來讀取源自SK-BR-3細胞系的細胞基因組，展示了長讀長測序的強大功能。其中SK-BR-3是乳腺癌細胞的一個重要模型，具有HER2基因的變異（有時也稱為ERBB2）。
長度長測序的發展：
Maria Nattestad博士說，“我們在這個細胞系中發現的20,000個變種中大多數都被短讀長測序所遺漏。”Maria Nattestad博士與同事一起完成了這項工作，并在HER2基因周圍發現了一系列高度復雜的DNA變異。該團隊將長讀長測序的結果與另一種實驗的結果相結合，讀取由激活基因產生的信息或轉錄本。這個更全面的圖片非常詳細地描述了結構變異如何破壞癌細胞中的基因組并揭示癌細胞是如何快速進化的。
作者之一McCombie說，“使用好的技術繼續建立變異癌細胞類型的目錄至關重要”。 長讀長測序是捕獲結構變異復雜性的寶貴工具，隨著測序成本的進一步下降，研究人員期望其能廣泛應用于研究及臨床實踐。
責編：風鈴
參考資料：
Massive genome havoc in breast cancer is revealed