การเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีสำหรับการค้นพบการกลายพันธุ์ของเซลล์มะเร็ง

Anonim

เซลล์มะเร็งมักมีการกลายพันธุ์ในดีเอ็นเอของพวกเขาซึ่งจะทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทราบได้ว่ามะเร็งเริ่มต้นขึ้นหรือการรักษาแบบใดที่อาจมีประสิทธิภาพมากที่สุด การค้นพบการกลายพันธุ์เหล่านี้อาจเป็นเรื่องยาก แต่วิธีใหม่อาจให้ผลลัพธ์ที่สมบูรณ์และครบถ้วนมากขึ้น

ทีมนักวิจัยได้พัฒนากรอบใหม่ที่สามารถรวมเอาวิธีการที่มีอยู่สามแบบในการค้นหาการกลายพันธุ์หรือการแปรสภาพที่มีขนาดใหญ่เหล่านี้ลงในภาพเดียวสมบูรณ์แบบมากขึ้น

Feng Yue ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีวเคมีและชีววิทยาระดับโมเลกุลที่ Penn State College of Medicine กล่าวว่าวิธีการใหม่ที่เผยแพร่ใน Nature Genetics อาจช่วยนักวิจัยค้นพบรูปแบบโครงสร้างใหม่ภายในดีเอ็นเอของเซลล์มะเร็งและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเหล่านั้น โรคมะเร็งเริ่มต้นขึ้น

"เราสามารถออกแบบและใช้กรอบคำนวณนี้เพื่อเชื่อมต่อสามวิธีด้วยกันเพื่อให้ได้มุมมองที่สมบูรณ์แบบที่สุดของจีโนม" นายยูกล่าว "แต่ละวิธีด้วยตัวเองสามารถตรวจสอบส่วนของรูปแบบโครงสร้างได้ แต่เมื่อคุณผสานรวมผลลัพธ์ของสามวิธีที่แตกต่างกันคุณจะได้มุมมองที่สมบูรณ์แบบที่สุดของจีโนมมะเร็ง"

รูปแบบโครงสร้างมีการกลายพันธุ์ที่รุนแรงในดีเอ็นเอซึ่งอาจส่งผลให้เกิดมะเร็งซึ่งทำให้ยีนถูกเปิดใช้งาน ตัวอย่างเช่นโรคมะเร็งสมองบางชนิดเช่นโรคจอห์นแม็คเคนและเอ็ดเวิร์ดเคนเนดีอาจทำให้เกิดโรคที่ทำให้เกิดมะเร็งได้ ในโรคมะเร็งบางชนิดการรู้ว่าผู้ป่วยมีความผิดปกตินี้ช่วยให้แพทย์ตัดสินใจในแผนการรักษาที่ดีที่สุด

Yue กล่าวว่าการค้นหาตัวแปรโครงสร้างเหล่านี้มีความสำคัญเนื่องจากหลายสาเหตุ

"ถ้าคุณเป็นผู้ป่วยโรคมะเร็งรู้เกี่ยวกับรูปแบบโครงสร้างที่นำไปสู่มะเร็งสามารถช่วยให้เราเข้าใจว่าทำไมคุณถึงป่วยและอาจจะรักษาได้ดีที่สุด" ยูกล่าว

นักวิจัยได้ใช้วิธีการที่สามในการค้นหาตัวแปรโครงสร้าง: การทำแผนที่ออปติคอลการจับตัวของโครโมโซมที่มีการถ่ายโอนข้อมูลสูง (เรียกว่า Hi-C) และการจัดลำดับจีโนมทั้งที่ใช้เพื่อค้นหาตัวแปรโครงสร้างที่เป็นที่รู้จักกันดี

นักวิจัยใช้วิธีการใหม่ของพวกเขาเพื่อหารูปแบบโครงสร้างของเซลล์มะเร็งมากกว่า 30 ชนิด ทีมนักวิทยาศาสตร์ยังสามารถใช้วิธีการเดียวกันนี้เพื่อเริ่มเรียนรู้ว่าทำไมบางชั้นของตัวแปรโครงสร้างจึงอาจก่อให้เกิดมะเร็งได้

"หลายตัวแปรในโครงสร้างที่พบในมะเร็งของมนุษย์ไม่ได้ส่งผลกระทบต่อยีนโดยตรง" เจสซีดิกสันนักวิจัยจาก Salk Institute ในเมืองซานดิเอโกกล่าว "แทนที่จะมีหลายรูปแบบโครงสร้างปรากฏในส่วนที่ไม่ใช่รหัสของจีโนมสิ่งที่คนเราเรียกกันในปัจจุบันว่าเป็นดีเอ็นเอขยะและอาจเป็นเรื่องลึกลับได้ว่าเหตุใดจึงอาจมีส่วนช่วยในการเกิดมะเร็ง"

สิ่งที่นักวิจัยได้สังเกตเห็นก็คือรูปแบบโครงสร้างบางส่วนมีผลต่อการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของยีนที่มีอยู่ในลำดับเบสที่ไม่มีรหัสของดีเอ็นเอ สวิทช์ที่บกพร่องช่วยป้องกันการเปิดหรือปิดยีนที่เฉพาะเจาะจงและอาจส่งผลต่อมะเร็งได้

ยีนกล่าวว่า "ด้วยโรคมะเร็งหลายชนิดยีนตัวเองก็เป็นได้ แต่" สวิทช์ "ที่ควบคุมมันคือสิ่งที่ก่อให้เกิดปัญหา" นายยูกล่าว "การใช้วิธีการของเราเป็นไปได้ว่าเราสามารถหาว่าสวิทช์เสียและหาวิธีรักษาตามเป้าหมายเฉพาะสำหรับสวิตช์นั้นถ้าปิดเช่นเราอาจใช้เทคโนโลยีการแก้ไขยีนเพื่อเปิดใช้งานอีกครั้ง."

พวกเขายังใช้วิธี Hi-C เพื่อสำรวจว่ารูปแบบโครงสร้างจะมีผลต่อโครงสร้างของจีโนม 3 มิติอย่างไร DNA จะพับตัวอยู่ภายในเซลล์อย่างไร

"เซลล์มีขนาดเล็ก แต่ดีเอ็นเอของพวกมันยาวมาก ๆ ออกมาวางไว้ในแถวดีเอ็นเอทั้งหมดจากเซลล์หนึ่งเซลล์จะมีความยาวมากกว่าสองเมตร" ดร. เดก์เกอร์เกอร์ศาสตราจารย์และผู้ร่วมอำนวยการของโครงการชีววิทยาระบบกล่าว ที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์นักสืบของ Howard Hughes Medical Institute และผู้เขียนอาวุโสของหนังสือพิมพ์ นั่นเป็นเหตุผลที่ดีเอ็นเอต้องการที่จะพับในรูปแบบที่ซับซ้อนเราพบว่าการเปลี่ยนแปลงของจีโนมในเซลล์มะเร็งสามารถนำไปสู่ความแตกต่างในวิธีการพับจีโนมและสิ่งนี้สามารถนำไปสู่กรณีที่ยีนกลายเป็นเปิดหรือปิดโดยสวิทช์กฎระเบียบที่ไม่ถูกต้อง

ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าตัวแปรโครงสร้างส่งผลต่อการพับจีโนมในเซลล์มะเร็งและการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจก่อให้เกิดมะเร็ง

"หนึ่งในการค้นพบที่เราเคยทำมาในอดีตคือจีโนมของเราถูกพับเก็บไว้ในโครงสร้างที่แตกต่างกันเกือบเหมือนกับย่านเล็ก ๆ น้อย ๆ " ดิกสันกล่าว "ดูเหมือนว่าบางสายพันธุ์โครงสร้างทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในย่านเหล่านี้เช่นว่ายีนที่ก่อให้เกิดมะเร็งถูกย้ายจากบริเวณที่ยีนถูกเก็บไว้เงียบ ๆ เป็นที่ที่ยีนเปิดใช้งาน"

ในอนาคตยูและทีมวิจัยของเขาวางแผนที่จะใช้วิธีการใหม่ในผู้ป่วยโรคมะเร็งมากขึ้นและพวกเขากำลังทำงานอย่างใกล้ชิดกับสถาบันเพนน์สเตตสำหรับการแพทย์เฉพาะบุคคล นักวิทยาศาสตร์เสนอว่างานนี้อาจนำไปสู่ความสามารถในการทำนายความแปรปรวนของโครงสร้างซึ่งอาจทำให้เกิดโรคมะเร็งและยีนที่พวกเขาอาจกำหนดเป้าหมายได้

Yue กล่าวว่าถ้าเราสามารถเข้าใจได้ว่าการกลายพันธุ์ใดขับยีนใด ๆ สิ่งนี้มีศักยภาพที่จะแนะนำว่ามะเร็งจะอ่อนแอต่อการรักษาโดยใช้ยาเฉพาะชนิดที่กำหนดเป้าหมายไปที่ยีนเหล่านั้น "วิธีการดังกล่าวได้รับการท้าทายจริงๆในอดีตสำหรับการกลายพันธุ์โครงสร้างที่ไม่ใช่รหัสในจีโนม."

menu
menu