Proteus是希臘神話中的海神，可以改變自己的形狀，以改善自己的命運(yùn)。患有以他的名字命名的綜合癥的人并不那么幸運(yùn)，他們的困境的原因一直是神秘的，因?yàn)檫@種疾病可能使人衰弱。這是一種奇怪的遺傳疾病，從未遺傳過(guò); 每個(gè)人似乎都有一個(gè)新的突變。此外，遺傳缺陷僅在一些患者的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，而其他組織在遺傳上正常且健康，遺傳學(xué)家稱之為鑲嵌現(xiàn)象。

然而，NHGRI的基因組月度進(jìn)展選擇提供了答案 - 而且令人震驚：變形蟲(chóng)綜合癥是由人類基因組中30億個(gè)堿基對(duì)中單個(gè)堿基對(duì)的自發(fā)變化引起的，這些堿基對(duì)發(fā)生在單個(gè)細(xì)胞中。發(fā)育胚胎。疾病的嚴(yán)重程度 - 患者之間差異很大 - 取決于胚胎發(fā)育期間何時(shí)發(fā)生突變以及在哪個(gè)細(xì)胞中。

“值得注意的是，每個(gè)患者都有完全相同的突變，”NHGRI遺傳疾病研究處主任，該研究的高級(jí)研究員，Leslie Biesecker在2011年7月27日發(fā)表的“新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志 ”報(bào)道[nejm] .ORG。這種突變?cè)谄胀ㄈ嘶蛘＝M織中未見(jiàn)變形蟲(chóng)，但它確實(shí)在某些類型的腫瘤中發(fā)生，作為驅(qū)動(dòng)癌癥特征的細(xì)胞生長(zhǎng)的第二突變。

盡管具有突變的嬰兒在出生時(shí)看起來(lái)是正常的，但是該綜合征導(dǎo)致受影響個(gè)體的身體部分變得越來(lái)越大，扭曲形狀和正常運(yùn)作的能力?；颊叩陌Y狀范圍從手指上的微小過(guò)度生長(zhǎng)到有時(shí)需要截肢的大量肢體過(guò)度生長(zhǎng)，Biesecker博士說(shuō)，他一直在尋找這種病癥超過(guò)十五年。也許最極端的受害者，可能是最著名的，可能是19世紀(jì)的英國(guó)人約瑟夫·梅里克。他獲得了名人，因?yàn)樗麖V泛的過(guò)度生長(zhǎng)畸形使他在人類新奇的展覽中被展示為象人，后來(lái)在舞臺(tái)和電影中慶祝。研究人員希望測(cè)試Merrick骨骼中的DNA，這些骨骼已保存在皇家倫敦醫(yī)院的博物館中。

該解決方案需要美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)的兩個(gè)獨(dú)特功能：Biesecker博士可以在NIH臨床中心治療Proteus患者，這是一家獨(dú)特的研究醫(yī)院，其中組織過(guò)度生長(zhǎng)的外科手術(shù)管理允許NIH創(chuàng)建一個(gè)Proteus樣本組織庫(kù)用于分析。隨著基因組測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，Biesecker博士與NIH內(nèi)部測(cè)序中心的合作者一起進(jìn)行全基因組測(cè)序，這是一種通過(guò)比較Proteus序列與正?；蚪M來(lái)分析基因組中所有蛋白質(zhì)編碼部分的技術(shù)。

結(jié)果：美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院和其他合作者發(fā)現(xiàn)，一種名為AKT1的基因中的單堿基對(duì)變化是導(dǎo)致這種疾病的原因。

相比之下，其他遺傳性疾病可以由單個(gè)基因的突變引起，但在不同患者中看到的單個(gè)基因內(nèi)可能有數(shù)百個(gè)不同的突變，它們通常會(huì)導(dǎo)致相同的情況; 例如，囊性纖維化總是由稱為CTFR的基因突變引起，但自1989年以來(lái)已發(fā)現(xiàn)超過(guò)900種不同的CTFR突變。

DNA測(cè)序領(lǐng)域的快速發(fā)展使得這樣的發(fā)現(xiàn)成為可能，并且在這方面有一些著名的出版物，一個(gè)在七月，一個(gè)在六月。

7月出版的“ 自然 ”雜志描述了新的Ion Torrent測(cè)序平臺(tái)來(lái)自Life Technologies(加利福尼亞州卡爾斯巴德)的[nature.com]，與其他目前可用的測(cè)序平臺(tái)不同，它非常新穎，因?yàn)樗簧婕笆褂霉鈦?lái)檢測(cè)DNA。相反，Ion Torrent使用半導(dǎo)體來(lái)檢測(cè)測(cè)序反應(yīng)過(guò)程中釋放的氫離子。Ion Torrent團(tuán)隊(duì)計(jì)劃利用半導(dǎo)體的特性及其可擴(kuò)展性。這種可擴(kuò)展性使得計(jì)算機(jī)芯片變得越來(lái)越小，同時(shí)變得越來(lái)越強(qiáng)大，導(dǎo)致計(jì)算能力大約每?jī)赡暌韵嗤某杀痉?，這一特征被稱為“摩爾定律”，僅次于戈登摩爾是芯片制造商英特爾(加利福尼亞州圣克拉拉)的聯(lián)合創(chuàng)始人之一。在一個(gè)很好的公關(guān)活動(dòng)中，

從6月份開(kāi)始的第二次測(cè)序開(kāi)發(fā)包含了哈佛大學(xué)謝尼小組的DNA測(cè)序領(lǐng)域令人興奮的發(fā)展，發(fā)表在Nature Methods [nature.com] 期刊上。他們的工作結(jié)合了兩種不同測(cè)序方法的優(yōu)勢(shì)，并有可能實(shí)現(xiàn)更快，更便宜的DNA測(cè)序。

今天的大多數(shù)測(cè)序方法涉及所謂的合成測(cè)序; 使用DNA聚合酶復(fù)制DNA鏈，并且在制備拷貝時(shí)，測(cè)序者記錄沿著鏈的每個(gè)位置添加四個(gè)核苷酸(A，C，T或G)中的哪一個(gè)。檢測(cè)通常以兩種方式之一進(jìn)行：焦磷酸測(cè)序或基于熒光的測(cè)定。

每種檢測(cè)策略都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。焦磷酸測(cè)序涉及依次將每種堿(A，C，T和G)一次一個(gè)地添加到反應(yīng)混合物中。如果添加的堿基(假設(shè)它是A)被摻入到正在生長(zhǎng)的DNA鏈中，則檢測(cè)到核苷酸中焦磷酸鹽的釋放，并記錄該字母對(duì)序列的添加。(傳統(tǒng)的焦磷酸測(cè)序使用生物發(fā)光酶，在檢測(cè)焦磷酸鹽時(shí)發(fā)出光，但在Ion Torrent的情況下，半導(dǎo)體檢測(cè)氫離子的釋放并且不使用任何基于光的檢測(cè))。然后洗掉過(guò)量的As，并依次用下一個(gè)核苷酸重復(fù)該過(guò)程(例如，Cs，然后是Ts，最后是Gs)。比色測(cè)序使用未修飾的DNA堿基，但信號(hào)輸出低于基于熒光的方法，

另一方面，基于熒光的測(cè)序更靈敏(由于那些更亮的熒光分子)，使用更少的DNA模板，并提供更高的通量，但反應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)，合成中使用的核苷酸堿基必須是經(jīng)過(guò)特殊修改，每個(gè)都附著一個(gè)熒光分子，當(dāng)堿基結(jié)合到生長(zhǎng)中的DNA鏈中時(shí)，它們被釋放出來(lái)(每個(gè)不同的堿基都有不同的顏色，因此機(jī)器可以檢測(cè)出As，Ts，Cs和Gs之間的差異)。

謝博士的方法涉及特殊修飾的核苷酸，稱為末端磷酸標(biāo)記的熒光核苷酸(TPLFN)。TPLNF對(duì)磷酸鹽分子具有熒光添加作用，但即使磷酸鹽從核苷酸中釋放出來(lái)(因?yàn)樗粨饺氲秸谏L(zhǎng)的DNA鏈中)，熒光仍保持無(wú)活性，直到其他酶激活它，發(fā)出光信號(hào)即可。檢測(cè)。

哈佛策略的另一個(gè)聰明部分是每個(gè)反應(yīng)都在一個(gè)稱為微孔的微小腔室中進(jìn)行，其中許多腔體嵌入稱為聚二甲基硅氧烷的薄板中。它位于數(shù)碼相機(jī)上方的顯微鏡載玻片上，并由普通顯微鏡載玻片蓋玻片覆蓋。可以重復(fù)打開(kāi)微孔，然后重新密封以將每個(gè)堿基串聯(lián)。由于它可以被密封，它可以很好地保持每個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)，這解決了如果加入堿和焦磷酸鹽釋放的定位光信號(hào)的問(wèn)題，相機(jī)檢測(cè)到。然后打開(kāi)載玻片，洗滌并用下一個(gè)堿重復(fù)該過(guò)程。由于每個(gè)反應(yīng)室都被密封直至其被洗滌，因此任何熒光都定位于該室，因此不需要連續(xù)監(jiān)測(cè)每個(gè)微孔。并且由于僅需要檢測(cè)一種顏色，因此數(shù)字成像檢測(cè)不必像能夠檢測(cè)四種顏色那樣復(fù)雜或昂貴。與Life Technologies的Ion Torrent不同，謝博士的技術(shù)尚未商業(yè)化。

NHGRI的技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃鼓勵(lì)研究人員開(kāi)發(fā)和測(cè)試許多不同的DNA序列。除了上述方法之外，正在探索的其他方法包括使用電子顯微鏡和重金屬離子來(lái)“看到”DNA，以及根據(jù)哪種核苷酸通過(guò)它們來(lái)記錄不同電流的納米孔。每種不同的測(cè)序方法都會(huì)有它本身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但DNA測(cè)序也有許多不同的應(yīng)用，所以這絕對(duì)是一個(gè)更好的情況。