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测序周报 · 科研篇:Science子刊!液态活检新方法诊断多种早期癌症

为了实现无创的方法早期检测癌症,Johns Hopkins Kimmel癌症中心的科学家报道他们已经开发了一个能测试血液中微量肿瘤特异性DNA的检测,已经用它来准确识别138人中超过一半患有相对早期的结直肠癌、乳腺癌、肺癌和卵巢癌。科学家说,这项试验的创新之处是它能区分肿瘤脱落的DNA和其它被误认为是癌症生物标记的DNA。

该研究是在美国、丹麦和荷兰,对200人的血液和肿瘤组织样本进行的,包含了所有阶段的肿瘤。相关文章于8月16日发表在Science Translational Medicine上。

文章的通讯作者Victor Velculescu教授说“这项研究表明,想早期发现癌症,使用血液中DNA的变化是可行的,们高精度的测序法是实现这一目标的有效途径。

一、方法学上面的挑战

癌症的血液检测是临床肿瘤学的一个重要组成部分,但它们仍处于研究发展的早期阶段。为了在癌症患者血液中发现少量癌细胞来源的DNA,科学家们经常依赖患者肿瘤活检样本中DNA的改变,作为他们在患者血循环中大量DNA里发现遗传错误的路标。

为了开发一种可以用来在看似健康的人中筛查癌症的试验,科学家们必须找到新的方法来发现可能存在于人血液中的DNA改变。Velculescu教授说“我们面临的挑战是开发一个血液测试能预测可能不知道的,却存在于一个人肿瘤中的基因突变。”

二、排除非癌症引起的突变

第一作者Jillian Phallen补充说,目标是开发一个筛选试验,在具有癌症高度特异性和足够精确地检测肿瘤时,同时减少导致不必要的过度检查和过渡治疗风险的“假阳性”结果

Phallen说任务是复杂的,需要区分开真正的癌细胞突变和血细胞中部分正常发生的DNA遗传变异

Velculescu介绍在血细胞的分裂中,这些细胞会有可能获得错误突变。在一小部分血细胞中,这些变化会促使它们比邻近细胞繁殖得更快,可能导致白血病前状态。然而,大多数时候,血液衍生的突变不是癌症引发的。

他的团队还排除了所谓的“种系”突变。虽然胚系突变(通过卵子和/或精子传递的基因缺陷)确实是DNA的改变,但它们是个体间正常变异的结果,通常与特定的癌症无关。

三、新方法在血液中检出率62%

为了开发新的检测方法,Velculescu的研究小组从200例乳腺癌、肺癌、卵巢癌和结直肠癌的患者中获得血液标本。新开发的血液测试从中筛选出58种与多种癌症密切相关的基因突变,能够从138个I期和II期癌症患者中检测出86个(62%)。他们发现44名健康人血液样本中没有癌症突变。

研究人员指出尽管这些早期发现的结果很有前途,但是血液测试需要在更大数量的人身上进行验证。

Velculescu的团队也对200名癌症患者中的100例切除的肿瘤进行单独的基因组测序,在肿瘤中发现82例(82%)与血液中发现的遗传变异相关的基因突变。

四、采样TEC SEQ的测序方法

新开发的血液检测采用了一种称之为“靶向错误校正测序” (TEC SEQ)的基因组测序方法,允许在使用大规模并行测序对循环DNA序列变化分析时进行超灵敏的直接评价。Velculescu教授说:“该测序方法基于深度测序,读取DNA中的每一个化学密码30000次。我们试图大海捞针,所以当我们发现DNA改变的时候,我们要确保它是我们认为的那样。”

这样的深度测序,覆盖超过80000个碱基对的DNA,已经是非常昂贵的了。但Velculescu认为测序技术变得越来越便宜,他的研究团队最终能够降低他们需要筛查的DNA数量的同时保持测试的准确性。

他指出那些,那些大多数癌症高风险的人群包括吸烟者(CT扫描识别肺癌常导致误报)和带有BRCA1和BRCA2基因的女性乳腺癌和卵巢癌遗传突变的人,可能受益于这种基于DNA的血液测试。

参考资料:

1. Direct detection of early-stage cancers using circulating tumor DNA

2. Scientists develop blood test that spots tumor-derived DNA in people with early-stage cancers

来源:生物探索

本周科研进展

1. 美国研究人员8月16日在《神经元》杂志上发表论文称,他们发现了肌萎缩侧索硬化症(ALS)的基本病理:一种名为TIA1的蛋白突变,会影响蛋白的相变行为,造成控制肌肉的神经元死亡,进而导致ALS。研究人员称,这一发现或将为开发ALS的有效疗法开辟新途径。2. 8月17日纽约大学朗格医学中心的珀尔马特癌症中心研究者在国际顶尖杂志《细胞》上发表重磅文章,该研究发现维生素C不会导致骨髓干细胞分裂形成白血病,而是驱使其发生分化和凋亡。研究者称, 双加氧酶TET2可以促使造血干细胞分化为成熟的血细胞并最终凋亡,而在白血病患者中却发现某些特定的遗传突变减弱了TET2的酶活性,从而驱使正常细胞向癌细胞转化。本研究则证实了维生素C可以在TET2缺失小鼠身上激活TET2的功能。

3. 日前,德国马克斯 · 普朗克衰老生物学研究所的科学家发现,增加睾丸中线粒体 DNA的分子数量,可能有助治疗男性不育。研究论文刊登在了近期出版的Cell Metabolism杂志上。研究人员接下来将寻找能够刺激睾丸产生更多线粒体 DNA 的药物,希望以此治疗因线粒体 DNA 突变而不育的男性患者。

4. 日前,由印第安纳大学医学院领导的研究团队表示,他们开发了一种适用于所有人的全新个性化血液检测方法,用于诊断不同亚型的自杀倾向及高风险人群。这一最新研究于近日发表在精神疾病领域顶级期刊Molecular Psychiatry。研究人员指出,这一方法还可以帮助他们选择用于预防自杀的一系列药物和天然物质。

5. 日前,美国芝加哥大学的研究人员使用了超过480000人的健康保险理赔数据,根据遗传相关个体发生的频率,对常见疾病进行了新的分类。该研究发表在近日的Nature Genetics上,研究人员希望这项工作能够帮助医生们更好地对患者进行诊断,对待疾病要治本而不是治标。该研究结果表明,基于症状和解剖学的标准疾病分类方法可能忽略了起因相同的疾病之间的联系。

6. 近日,中国复旦大学遗传工程国家重点实验室王陈继课题组与美国梅奥医学中心黄浩杰团队、第二军医大学孙颖浩团队合作,在前列腺癌精准医学领域取得重要研究成果。相关研究成果日前在线发表于《自然—医学》。据悉,研究人员聚焦于 SPOP 突变的前列腺癌分子亚型,并首次发现 BET 蛋白是 SPOP 的作用底物。

7. 日前,Cedars-Sinai 心脏研究所的研究人员已经表明,将新生大鼠的心脏干细胞注入老年老鼠的心脏可以逆转心脏的天然衰老过程。也许有一天我们可以使用类似的治疗方法来逆转人类与年龄相关的心脏功能衰退和心血管疾病。相关论文于近日发表在《欧洲心脏杂志》上。

8. 近日,美国临床肿瘤学会(ASCO)近日更新了临床实践指南,阐明了免疫治疗在晚期非小细胞肺癌患者治疗中的作用,并为具有EGFR、ALKROS1基因突变的患者使用靶向治疗提供了新的建议。为了支持这一修订,在发表于《临床肿瘤学杂志》的文章中,专家们回顾了从2014年2月到2016年12月发表的医学文献,并以14个临床随机对照试验作为新建议的证据基础。

9. 8月15日,国际著名学术期刊《自然·通讯》以《基因组重测序揭示苹果起源演化历史及果实大小的二步驯化模型》为题发表了山东农业大学陈学森教授研究团队与美国康奈尔大学费章君研究团队的合作研究成果,证明世界栽培苹果起源于我国新疆。

10.近日,德国马克斯-德尔布吕克分子医学中心科学家发现,一种名为“Cdr1as”的环状RNA可以控制哺乳动物大脑中的miRNA水平,对其进行敲除会导致小鼠神经活动异常和行为障碍。这是第一次真正揭示了动物环状RNA的体内功能,相关研究结果于近日发表在著名学术期刊《科学》。

新发表文章

【动物】

1. Genome-wide Target Enrichment-aided Chip Design: a 66 K SNP Chip for Cashmere Goat.Qiao X et al.Sci Rep. 2017 Aug 17

2. Whole genome sequence phylogenetic analysis of four Mexican rabies viruses isolated from cattle.Bárcenas-Reyes I et al.Res Vet Sci. 2017 Aug 4

3. Zebrafish as a Model for the Study of Host-Virus Interactions.Zou PF et al.Methods Mol Biol. 2017

【植物】

1. Genome-wide identification and expression analysis of E2 ubiquitin-conjugating enzymes in tomato.Sharma B et al.Sci Rep. 2017 Aug 17

2. Genome re-sequencing reveals the history of apple and supports a two-stage model for fruit enlargement.Duan N et al.Nat Commun. 2017 Aug 15

【微生物】

1. Reliable Detection of Herpes Simplex Virus Sequence Variation by High-Throughput Resequencing. Morse AM et al.Viruses. 2017 Aug 16

2. High taxonomic variability despite stable functional structure across microbial communities.Louca S et al.Nat Ecol Evol. 2016 Dec 5

3. Schrödinger's microbes: Tools for distinguishing the living from the dead in microbial ecosystems.Emerson JB et al.Microbiome. 2017 Aug 16

【肿瘤】

1. Development and Validation of a Serum Biomarker Panel for the Detection of Esophageal Squamous Cell Carcinoma through RNA Transcriptome Sequencing.Xing S et al.J Cancer. 2017 Jul 21

2. Interleukin 4 induces apoptosis of acute myeloid leukemia cells in a Stat6 dependent manner.Peña-Martínez P et al.Leukemia. 2017 Aug 18.

3. snoRNA and piRNA expression levels modified by tobacco use in women with lung adenocarcinoma.Nogueira Jorge NA et al.PLoS One. 2017 Aug 17

4. Recent advances in genomic profiling of adenosquamous carcinoma of the pancreas.Marcus R et al.J Pathol. 2017 Aug 17.

5. Pathways to Genome-targeted Therapies in Serous Ovarian Cancer.Axelrod J et al.J Nat Sci. 2017 Jul

6. A novel breast cancer screening platform: An epitope-based biomarker coupled to electrochemical sensor.Araújo TG et al. J Clin Oncol. 2015 Oct

7. NGS-based targeted RNA sequencing for expression analysis of patients with triple-negative breast cancer using a modulized, 96-gene biomarker panel.Oades K et al.J Clin Oncol. 2012 Oct 20

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本文由 测序中国 作者:陈初夏 发表,转载请注明来源!

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