Новый метод секвенирования химических групп, прикрепленных к поверхности ДНК, прокладывает путь к лучшему обнаружению рака и других заболеваний в крови, согласно опубликованному исследованию Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете. сегодня в биотехнологии природы. Эти химические группы отмечают одну из четырех «букв» ДНК в геноме, и именно различия в этих метках вдоль ДНК определяют, какие гены экспрессируются, а какие молчат.
Чтобы обнаруживать заболевание раньше и с большей точностью, исследователи проявляют растущий интерес к анализу свободно плавающей ДНК в условиях, когда ее количество ограничено, например, ДНК, выделяемой из опухолей в кровоток.
Мы надеемся, что этот метод дает возможность расшифровывать эпигенетические метки на ДНК из небольших и временных популяций клеток, которые ранее было трудно изучать, чтобы определить, происходит ли ДНК из конкретной ткани. или даже опухоль». - сказал соавтор Рахул Кохли, доктор медицинских наук, доцент кафедры биохимии, биофизики и медицины.
Исследователи из Пенсильвании и других стран исследовали эти модификации ДНК в течение последних двух десятилетий, чтобы лучше понять и диагностировать ряд заболеваний, в первую очередь рак. В течение последних нескольких десятилетий основные методы, используемые для расшифровки эпигенетического кода, основывались на химическом веществе под названием бисульфит. Хотя бисульфит оказался полезным, он также имеет серьезные ограничения: он не может дифференцировать наиболее распространенные модификации строительного блока ДНК цитозина и, что более важно, он разрушает большую часть ДНК, к которой прикасается, оставляя мало материала для секвенирования в лаборатории.
Новый метод, описанный в этой статье, основан на том факте, что класс ферментов иммунной защиты, называемых ДНК-дезаминазами APOBEC, может быть перепрофилирован для биотехнологических приложений. В частности, химическая реакция, управляемая деаминазой, способна достичь того же, что и бисульфит, но без вреда для ДНК.
«Этот технологический прогресс прокладывает путь к лучшему пониманию сложных биологических процессов, таких как развитие нервной системы или прогрессирование опухоли», - сказал соавтор Хао Ву, доктор философии, доцент кафедры генетики. Эмили Шуцки, аспирант Кохли, является первым автором исследования.
Используя этот метод, команда показала, что для определения эпигенетического кода одного типа нейронов используется в 1000 раз меньше ДНК, чем требуется для бисульфит-зависимых методов. Исходя из этого, новый метод также может различать две наиболее распространенные эпигенетические метки, метилирование и гидроксиметилирование..
«Мы смогли показать, что участки генома, которые кажутся модифицированными, на самом деле сильно различаются с точки зрения распределения этих двух меток», - сказал Кохли.«Это открытие предполагает важную и отличительную биологическую роль двух меток в геноме».