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PNAS新测序方法助力癌症研究

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来源: 作者: 2019-05-17 00:49:01

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在去年圣诞节期间的加拿大落基山脉冰攀之旅中,两位来自华盛顿大学的年轻研究人员:MichaelSchmitt和JesseSalk突发奇想,谈到了一个简单但功能强大,可用于检测癌细胞,获得更好结果的新方法——如果他们能下降DNA测序中的错误率,那末就可以更好的检测出这些细胞中的变异,这种改进能用于癌症的初期诊断,和帮助医师们了解哪些细胞会对化疗产生抗性。

上篇:

两重测序方法的诞生

两重测序方法是随着新一代测序技术的发展而诞生的,新一代测序技术近年来风头劲猛,这类能同时完成上十亿个序列测定的方法被广泛运用到了癌症,沾染疾病等多个研究领域中,目前寻觅预先存在的癌细胞的最直接方法就是对癌细胞进行测序,从中识别癌症相关的基因突变,但由于原有的技术存在大量的误差率,因此出来了太多假阳性结果。

Loeb实验室的一位研究人员:ScottKennedy博士,一直都致力于完善一种称为Safe-SeqS的新一代测序方法,这种方法是去年由约翰霍普金斯大学的研究人员开发出来的。Schmitt在进入这1实验室的时候也在进行这一宁波银行分红每10股派2元现金
测序技术的研究,但是他们都未能成功利用这种方法。

“我们得到的都是一些螺旋形数字和突变类型,这些都没有任何意义”,Kennedy说,“最终我们发现这是由受损DNA造成的。”

Kennedy表示,他和Schmitt花了相当长的时间来探讨这个问题,但一直没能找到一个解决方案。在去年的那次冰攀之旅中,有一次他们乘坐飞机上山,途中Schmitt和Salk突然想到了两重测序的方法。

回到实验室后,Schmitt和Kennedy紧锣密鼓的展开了研究,他们对一种感染细菌的病毒:M13的测序数据进行了深入分析——之所以挑选M13,是由于研究人员想到了一个好方法来计算突变率。但是要实行这个相对简单的理论方法却其实不容易,这需要大量的自编程程序,以及分析非常庞大的数据集。当时Salk正在泰国度假,他与Schmitt和Kennedy一直通过电邮和Skype保持着联系。

奇妙结果

在几个星期内,华盛顿大学的这些研究人员就获得了结果:这种方法是奏效的。M13碱基替换频率为3.0×,而两重测序方法则得到了几乎为2.5x的结果,研究人员报告说。

“这相当快,这类因素联系在了一起,”Salk说,“对于科学来说,很少能按计划出牌。令我们感到惊讶的是,此前竟然没有人想到过这一点。这个方法的基本原理如此之简单,之前我们大部分时间都花在寻觅为何行不通的原因,思考我们错过了什么明显的东西上了。”

就这些新一代的科学家而言,不少人都是在30岁出头的时候有了一个想法,离开原来实验室。

“我认为,当你正在做你感兴天津化工厂冷却水回收工程投入使用
趣的事情的时候,就会有好主意冒出来,”Salk说,他的祖父:JonasSalk博士是一位医学研究人员和病毒学家,曾于1955年发现并开发了第一个脊髓灰质炎疫苗。“对我来说,创新不会产生在一个狭小空间里。”

Genomeweb对这项技术的描写如下:

“两重测序法将24个核苷酸长的tags分割成了两个12核苷酸,添加在DNA份子的两端,研究人员将之称为‘duplextag’。这些标记能与标准的Illumina测序接头共同作用,此后研究人员又用PCR进行扩增,获得带有普通tag的分子‘家族’,通过相同tag份子分类,研究人员就能比对其中的序列,清除那些没有出现至少三个拷贝,占据最少90%比率具有相同序列的个体,这一步能过滤掉PCR或测序过程中引入的随机误差。”

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