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有更好的方法来破译DNA表观遗传密码以识别疾病

2018-10-10

  宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院今天在“ 自然生物技术 ”杂志上发表的一项研究表明,一种新的方法可以对附着在DNA表面的化学基团进行测序,从而为更好地检测血液中的癌症和其他疾病铺平道路。这些化学基团标记了基因组中四个DNA“字母”中的一个,并且这些标记沿着DNA的差异控制着哪些基因被表达或沉默。

  为了更早地检测疾病并提高精确度,研究人员越来越关注在有限量的环境中分析自由漂浮的DNA,例如从肿瘤挤入血液中的DNA。

  “我们希望这种方法能够解码以前难以研究的小细胞和瞬时细胞群的DNA上的表观遗传标记,以确定DNA是来自特定组织还是来自肿瘤。 “ 共同资深作者Rahul Kohli博士说。

  来自宾夕法尼亚大学和其他地方的研究人员在过去二十年中研究了这些DNA修饰,以更好地了解和诊断一系列疾病,特别是癌症。在过去的几十年中,用于破译表观遗传密码的主要方法依赖于一种叫做亚硫酸氢盐的化学物质。虽然亚硫酸氢盐已被证明是有用的,但它也存在主要局限性:它无法区分DNA构建块胞嘧啶上最常见的修饰,更重要的是,它会破坏它接触的大部分DNA,在实验室中几乎没有材料排序。

  本文描述的新方法建立在这样一个事实的基础上,即一类称为APOBEC DNA脱氨酶的免疫防御酶可以重新用于生物技术应用。具体而言,脱氨酶引导的化学反应能够实现亚硫酸氢盐的作用,但不会损害DNA。

  “这项技术进步为更好地理解复杂的生物过程铺平了道路,例如神经系统如何发展或肿瘤如何发展,”共同资深作者,遗传学助理教授郝武博士说。Kohli的研究生Emily Schutsky是这项研究的第一作者。

  使用这种方法,该团队表明,确定一种神经元的表观遗传密码使用的DNA比依赖亚硫酸氢盐的方法所需的DNA少1000倍。由此,新方法还可以区分两种最常见的表观遗传标记,即甲基化和羟甲基化。

  “我们能够证明,基因组中似乎被修饰的位点在这两个标记的分布方面实际上是非常不同的,”Kohli说。“这一发现表明基因组上两个标记具有重要而独特的生物学作用。”

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