轉(zhuǎn)錄組測序揭示乳腺癌重排

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

美國克萊格凡特研究院（J.Craig Venter Institute）、Lugwig癌癥研究所的三個分所、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)錄組測序來尋找一個高度重排的乳腺癌細胞系中的基因組易位。在這個過程中，他們發(fā)現(xiàn)了7個新的基因組重排－包括5個截短蛋白和2個嵌合體蛋白，相信這至少影響了9個基因。

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：“我們對此非常激動�！盨trausberg贊揚高通量測序為研究人員提供了途徑去了解轉(zhuǎn)錄組的新信息類型。他說：“這讓詳細了解細胞中這么多個轉(zhuǎn)錄本的夢想成真�！倍囗椦芯孔C實了大規(guī)模基因組分析在鑒定與多種癌癥相關(guān)的突變、重排和基因表達改變中的有效性。對于這項最新研究，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。為了檢測基因重排的活躍基因產(chǎn)物，他們利用了Roche 454-FLX焦磷酸測序，來評估高度重排的乳腺癌細胞系HCC1954的轉(zhuǎn)錄組。

研究小組從該細胞系中產(chǎn)生了510,703個cDNA序列讀數(shù)。在這些讀數(shù)中，超過384,900個讀數(shù)與9,221個RefSeq基因mRNA配對。剔除掉這些與RefSeq配對的序列，研究人員嘗試將剩余的序列與人類參考基因組比對，剩下47,370個序列與兩者都不能配對。研究人員隨后將剩余的序列放入計算機分析流程，提取出496個含有至少兩個不同的基因組位點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個假定的嵌合體用于后續(xù)研究，并從實驗上驗證了13個嵌合體cDNA。小組檢測到的大部分變異也同樣存在于同一個體的血細胞對照系中。

這促使研究人員利用Long Range PCR、Sanger末端測序和熒光原位雜交來區(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)的一些重排與細胞系的已知變化有重疊，但其它都是新的。比如，他們在最初的實驗中發(fā)現(xiàn)了4個染色體間轉(zhuǎn)位和1個染色體內(nèi)重排。接下來，研究小組再回去尋找那些在基因組上可定位于不止一個定位點的嵌合體轉(zhuǎn)錄本。在此過程中，他們又發(fā)現(xiàn)并證實了2個染色體間重排。

研究中總共發(fā)現(xiàn)了7個重排，據(jù)信至少影響了9個不同的基因。其中5個重排產(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，有時存在于急性髓細胞白

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機制，它可能是與點突變一樣常見的機制�！痹谶@項原理論證研究之外，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)果的機率。作者總結(jié)表示：“數(shù)據(jù)庫提供了在多種癌癥中比較和對照這些變化的可能性，它對于識別癌癥中共同的特征非常重要，從而為應(yīng)用新的干預(yù)方法來有效治療所有癌癥提供了機會，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測序系統(tǒng)，用于超高通量的DNA測序。具體的應(yīng)用包括基因組的從頭測序和重測序、宏基因組學(xué)、RNA分析和DNA目標(biāo)區(qū)域的定向測序。454測序系統(tǒng)的特點是樣品制備簡單且無偏向性，讀長包括配對末端讀長超長且準(zhǔn)確度高。454測序系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)催生了各個研究領(lǐng)域的幾百項經(jīng)同行評議的研究，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)等多個方面。