В раковых клетках генетические ошибки наносят ущерб. Ошибки в написании генов, а также структурные вариации – крупномасштабные перестройки ДНК, которые могут охватывать большие участки хромосом – нарушают тщательно сбалансированные механизмы, которые эволюционировали для регулирования роста клеток. Обычно молчащие гены массово активируются и образуются мутантные белки. Эти и другие нарушения вызывают множество проблем, которые заставляют клетки расти без ограничений, что является самым печально известным признаком рака.
На этой неделе ученые из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) опубликовали в Genome Research одну из самых подробных карт структурных вариаций генома раковой клетки. На карте показано около 20000 структурных вариаций, некоторые из которых когда-либо были отмечены из-за технологических ограничений давно популярного метода секвенирования генома.
Команда, возглавляемая экспертами по секвенированию Майклом К. Шац и В. Ричард МакКомби, прочтите геномы раковых клеток с помощью так называемой технологии долгого чтения. Эта технология считывает гораздо более длинные сегменты ДНК, чем старая технология короткого считывания. Когда результаты интерпретируются с помощью двух сложных программных пакетов, недавно опубликованных командой, становятся очевидными два преимущества: долгосрочное секвенирование более богато как с точки зрения информации, так и с точки зрения контекста. Например, он может лучше понимать повторяющиеся отрезки букв ДНК, которые пронизывают геном, отчасти за счет наблюдения за ними в физически более широком контексте.
Команда продемонстрировала мощь технологии длительного считывания, используя ее для считывания геномов клеток, полученных из линии клеток SK-BR-3, важной модели для клеток рака груди с вариациями в гене, называемом HER2 (иногда также называемом ERBB2). ). Около 20% случаев рака груди "HER2-положительный," это означает, что они чрезмерно продуцируют белок HER2. Эти виды рака, как правило, являются одними из самых агрессивных.
"Большинство из 20000 вариантов, которые мы идентифицировали в этой клеточной линии, были пропущены коротким секвенированием," говорит Мария Наттестад, доктор философии.D., который выполнял эту работу с коллегами, будучи сотрудником лаборатории Шаца в CSHL и Университете Джона Хопкинса. "Особый интерес представляет то, что мы обнаружили очень сложный набор вариаций ДНК, окружающих ген HER2."
В своем анализе команда объединила результаты долгого секвенирования с результатами другого типа эксперимента, который считывает сообщения или транскрипты, которые генерируются активированными генами. Эта более полная картина дала чрезвычайно подробный отчет о том, как структурные вариации нарушают геном раковых клеток, и проливает свет на то, как раковые клетки быстро развиваются.
Шац, адъюнкт-профессор CSHL и заслуженный доцент Bloomberg в Университете Джона Хопкинса, и Маккомби, профессор CSHL, говорят, что это "необходимо продолжить создание каталога различных типов раковых клеток с использованием наилучших доступных технологий. Долгосрочное секвенирование – бесценный инструмент для определения сложности структурных вариаций, поэтому мы ожидаем его широкого распространения для использования в исследованиях и клинической практике, особенно по мере дальнейшего снижения затрат на секвенирование."