Новый метод секвенирования для обнаружения модификаций ДНК, связанных с раком
Учёные из Ludwig Cancer Research представили в Nature Biotechnology усовершенствованный метод обнаружения химических модификаций ДНК. Эти «эпигенетические» метки помогают контролировать экспрессию генов, а их аномальное распределение в геноме связано с заболеваниями.
Исследование под руководством Чуньсяо Сун и Бенджамина Шустера-Бёклера демонстрирует, что их метод TET-assisted pyridine borane sequencing (TAPS) является менее разрушительной и более эффективной заменой бисульфитного секвенирования — текущего «золотого стандарта» для картирования эпигенетических модификаций.
«Мы считаем, что TAPS может напрямую заменить бисульфитное секвенирование в качестве нового стандарта», — заявил Сун.
Проблема текущего стандарта
Один из классов эпигенетических модификаций — это добавление химических групп к основанию цитозину, что приводит к образованию 5-метилцитозина (5mC) и 5-гидроксиметилцитозина (5hmC).
«Аномальные паттерны 5mC и 5hmC — классические признаки рака», — отметил Сун.
Бисульфитное секвенирование для их обнаружения имеет ключевые недостатки:
- Разрушает до 99% обрабатываемой ДНК, что критично для работы с малыми образцами (например, внеклеточной ДНК в крови).
- Обнаруживает модификации косвенно, преобразуя немодифицированный цитозин в урацил, что неэффективно и требует сложных вычислений.
Принцип работы TAPS
Новый метод состоит из двух этапов:
- Фермент TET преобразует 5mC и 5hmC в третью модификацию — 5-карбоксилцитозин (5caC).
- Новая химическая реакция, разработанная в лаборатории, превращает 5caC в тимин — основание, которое могут напрямую считывать стандартные секвенаторы.
«TAPS позволяет нам найти Уолдо напрямую», — пояснил Сун, сравнивая новый подход с косвенным поиском в старом методе.
Преимущества и перспективы
- Скорость анализа: Обработка данных TAPS происходит вдвое быстрее, чем данных бисульфитного секвенирования.
- Сохранение информации: Метод сохраняет больше исходной геномной информации, облегчая параллельное обнаружение мутаций и структурных вариаций.
- Эффективность и стоимость: После оптимизации эффективность реакции достигла >95%. В тестах на ДНК мыши TAPS показал более точные данные при вдвое меньшей стоимости.
- Специфичность: Разработаны варианты метода — TAPS-Beta и CAPS — для раздельного обнаружения только 5mC или только 5hmC.
В настоящее время учёные адаптируют TAPS для анализа внеклеточной опухолевой ДНК в крови с целью создания минимально инвазивных методов диагностики рака.