DNA測序新開源軟體：有助癌症早期發現和治療！

導讀

來自美國和加拿大的科研人員組成的團隊，成功開發並測試了一種「新型計算軟體」，它能判斷人類DNA樣本是否含有與癌症以及其他不良健康狀況相關的表觀遺傳學附加物。

（圖片來源：Will Kirk//約翰霍普金斯大學）

研究簡介

該研究團隊由來自美國約翰霍普金斯大學、加拿大安大略癌症研究所、多倫多大學的研究人員組成，他們在2月20日的《自然方法》雜誌上，詳細描述了一種「檢測DNA甲基化的新方法」。

DNA甲基化

DNA由核甘酸組成，而胞嘧啶是核甘酸四個主要的構件之一。簡單地說，甲基化作用和核苷酸連接的生化（甲基）組相關，在這個案例中就是胞嘧啶。胞嘧啶的改變會影響重要基因的開關方式。這些基因差異會破壞細胞內部的健康活動。

研究人員正在嘗試搞清楚「甲基化作用」，以及它在不同健康問題中所扮演的確切角色。所以，檢測這些標記對於他們猶為重要。但是，檢測甲基化作用的現有方法，每個都有其頑固的缺點，例如對於DNA樣本的處理粗糙，或者需要使用特殊、大型、且預處理的組織樣本。

創新方法

然而，這種新型軟體搭配了一種已商用的納米孔測序設備。

（圖片來源：Will Kirk//約翰霍普金斯大學）

論文作者稱這項技術將可以直接從較小的組織樣本中檢測到DNA的甲基化特徵。論文領導作者、安大略癌症研究所信息和生物計算項目的首席研究員、多倫多大學計算機科學系助理教授 Jared T. Simpson 評論說：

「我們展示了通過對於納米孔測序數據的仔細分析，可以提取到更多的信息。」

該國際團隊的軟體設計配合了牛津納米孔技術 MinION 測序器，該測序器只有一個USB拇指驅動器般大小。當模塊使用時，DNA將通過512個極小的孔中，伴有電流流過。當DNA通過小孔的時候，電流將發生獨特的變化，這樣軟體就可以區分出DNA的序列以及DNA上的甲基化標記。

（圖片來源：Will Kirk//約翰霍普金斯大學）

在《自然方法》雜誌的論文中，研究人員稱，他們首先使用了合成的甲基化DNA去「訓練」他們的軟體，從而區分甲基化的胞嘧啶以及缺乏關鍵生化附件的胞嘧啶。

然後，研究團隊成員測試了人類乳腺癌細胞DNA樣本的軟體處理過程，成功檢測到癌細胞和正常樣本之間的甲基化作用。

研究的意義

美國約翰霍普金斯大學生物醫學工程的助理教授、這項研究的指導者、期刊文章的高級作者 Winston Timp 認為：

「這項技術可以讀取很長的DNA片段，觀察到樣本中甲基化程度的變化。它讓我們看到當單個分子通過這個孔的時候，它們出現的甲基化的變化。」

這樣的信息十分重要。因為錯誤的甲基化在天生缺陷和一些疾病例如類風濕性關節炎和癌症中，扮演了十分重要的角色。Timp 說：

「我們已經知道，甲基化變化出現在癌症早期。」

他認為關於DNA甲基化的更多信息，有助於發明早期檢測癌症的新方法，並且開發出新的醫療手段，更精確地針對患者的基因組成。

為了推進這項研究，團隊成員將他們用於檢測DNA甲基化作用的納米孔測序軟體開源發佈於：https://github.com/jts/nanopolish。

對此，Timp 說：

「我們已經在這項研究上邁出了十分關鍵的一步，我們希望這個領域中的夥伴們能夠正確使用這個軟體。」

安大略癌症研究所創新和科學部門的 Reza Moridi 說：

「恭喜來自美國約翰霍普金斯大學、加拿大安大略癌症研究所、多倫多大學的團隊，他們在新基因測序軟體上取得的成就。DNA甲基化作用新研究將帶來檢測和治療癌症的更多創新方式。」

參考資料

【1】http://graphene-flagship.eu/scalable-graphene-inks

【2】http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.4184.html