為了尋找對人類基因組進行測序并讀取DNA關鍵變化的新方法，約翰霍普金斯大學醫(yī)學院的研究人員說，他們已經(jīng)成功地使用了基因切割工具CRISPR在長的腫瘤基因周圍進行了DNA切割，可用于收集序列信息。

利用從人類基因組乳房的驗證的原理實驗報告腫瘤細胞和組織出現(xiàn)在2月10日發(fā)行自然生物技術。

研究人員表示，將CRISPR與可對人類癌癥組織的DNA成分進行測序的工具配對，是一項技術，有一天可以實現(xiàn)對患者腫瘤的快速，相對便宜的測序，從而簡化針對高度特異性和個性化治療方法的選擇和使用基因改變。

約翰·霍普金斯大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程與分子生物學和遺傳學助理教授溫斯頓·廷普(Winston Timp)博士說：“對于癌癥患者的腫瘤測序，您不一定需要對整個癌癥基因組進行測序。” “對特定的遺傳感興趣區(qū)域進行深度測序可能非常有用。”

在傳統(tǒng)的基因組測序中，科學家們必須制造出有爭議的DNA的許多拷貝，將DNA隨機分成多個片段，然后通過一臺計算機讀取機器中破碎的片段，該機器讀取由四個“堿基，形成DNA，并分別標記為A，C，G和T。然后，科學家尋找斷裂片段的重疊區(qū)域，并將它們像屋頂上的瓦片一樣裝配在一起，以形成構(gòu)成基因的DNA長區(qū)域。

在他們的實驗中，Timp和醫(yī)學博士。學生蒂莫西·吉爾帕特里克(Timothy Gilpatrick)能夠使用CRISPR進行靶向切割，該靶向切割是從患者乳腺癌腫瘤組織的一小部分組織中分離出來的DNA，從而跳過了常規(guī)測序的DNA復制部分。

然后，科學家將所謂的“序列適配器”粘在DNA片段的CRISPR末端。銜接子充當一種將DNA引導到讀取序列的小孔或“納米孔”的手柄。

通過將DNA穿過狹窄的孔，測序儀可以根據(jù)每個化學代碼“字母”滑過該孔時產(chǎn)生的獨特電流來構(gòu)建DNA字母的讀數(shù)。

在該團隊關注的10個乳腺癌基因中，約翰·霍普金斯大學的科學家能夠?qū)θ橄侔┘毎岛徒M織樣品進行納米孔測序，從而檢測出一種稱為甲基化的DNA改變，其中一種名為甲基的化學物質(zhì)被添加到了基因周圍的DNA上，影響基因的讀取方式。

研究人員在一個稱為角蛋白19(KRT19)的基因中發(fā)現(xiàn)了DNA甲基化降低的位置，該基因在細胞結(jié)構(gòu)和支架中很重要。先前的研究表明，KRT19中DNA甲基化的減少與腫瘤擴散有關。

在他們研究的乳腺癌細胞系中，Johns Hopkins團隊能夠平均每個堿基對產(chǎn)生400個“讀數(shù)”，比某些常規(guī)測序工具的讀數(shù)“深度”好數(shù)百倍。

在他們的活檢樣本中的人類乳腺癌腫瘤組織樣本中，該團隊能夠在每個區(qū)域平均產(chǎn)生100次讀數(shù)。廷普說：“這肯定比我們用細胞系所能做的要少，但是我們必須對人類組織樣本中的 DNA更加溫和，因為它已經(jīng)被冷凍和融化了好幾次。”

除了對DNA甲基化和小突變的研究外，Timp和Gilpatrick還對與乳腺癌相關的基因進行了測序：BRCA1，該基因組跨越基因組一個區(qū)域，長度超過80,000個堿基。吉爾帕特里克說：“這個基因確實很長，我們能夠收集遍及這個大而復雜區(qū)域的測序讀物。”

Timp說：“因為我們可以使用這種技術對非常長的基因進行測序，所以我們也許能夠捕獲到大量缺失的DNA片段，而這些DNA是我們無法通過更常規(guī)的測序工具找到的。”

Timp說，除了可以為患者提供指導治療的潛力外，CRISPR技術與納米孔測序的結(jié)合提供了如此深的深度，可以幫助科學家找到針對一個等位基因(繼承自一位父母)而不是另一位等位基因的疾病相關的新基因改變。

Timp和Gilpatrick計劃繼續(xù)完善CRISPR /納米孔測序技術，并測試其在其他腫瘤類型中的功能。