Ученые сообщают о новом и усовершенствованном методе обнаружения химических модификаций ДНК. Эти модификации или эпигенетические метки помогают контролировать экспрессию генов, а их аберрантное распределение по геному способствует прогрессированию рака и устойчивости к терапии.
Сотрудники Института Исследований Рака Людвига, Оксфорд, сообщают, что их метод, получивший название TAPS, является менее разрушительной и более эффективной заменой бисульфитного секвенирования, нынешнего золотого стандарта для картирования эпигенетических модификаций ДНК.
По их мнению, TAPS может напрямую заменить бисульфитное секвенирование как новый стандарт эпигенетического секвенирования ДНК. Это делает эпигенетическое секвенирование ДНК более доступным для широкого круга научных исследований и клинических применений.
Один класс эпигенетических модификаций включает присоединение химических групп к одной из четырех букв или оснований ДНК. Эти знаки не изменяют саму последовательность ДНК, но влияют на включение и выключение генов. Два из самых общих изменений этого типа включают добавление химических метиловых и hydroxymethyl групп к цитозину для того, чтобы создать 5-methylcytosine (5mC) и 5-hydroxymethylcytosine (5hmC). Аномальные паттерны изобилия 5mC и 5hmC являются классическими признаками рака.
На протяжении десятилетий биологи полагались на бисульфит для обнаружения модификаций 5mC и 5hmC, но химическое вещество чрезвычайно разрушительно. Оно разрушает до 99% ДНК, с которой оно контактирует.
Еще одним ограничением бисульфитного секвенирования является то, что он обнаруживает 5mC и 5hmC только косвенно. Это очень неэффективно и требует больших вычислений.
Новый метод включает в себя два этапа. Первый использует фермент, известный как тет для преобразования 5mC и 5hmC третьей модификации, 5-carboxylcytosine (5caC). Второй шаг включает в себя новую химическую реакцию для преобразования 5caC в тимин - ДНК-базу, которую можно прочитать с помощью обычных секвенирующих машин.
Процесс породил новый тип данных, и лаборатория Шустера-Боклера разработала вычислительную методологию, необходимую для его анализа. По сравнению с бисульфитным секвенированием, обработка данных TAP не только в два раза быстрее, но и сохраняет гораздо больше информации из исходного образца. Это значительно облегчает обнаружение мутаций и структурных изменений даже при идентификации модификаций ДНК.
После демонстрации того, что основная химия кранов работает, команда потратила еще год на ее совершенствование, повысив эффективность реакции примерно с 70% до более чем 95%. Исследователи также разработали две разновидности метода TAPS - TAPS-Beta и CAPS , которые могут быть использованы для обнаружения только 5mC или 5hmC.
В тестах с ДНК на мышах исследователи показали, что краны могут генерировать более точные данные секвенирования за половину стоимости секвенирования бисульфита.
В настоящее время исследователи уточняют краны для анализа бесклеточной ДНК, пролитой опухолями в кровоток, с целью применения метода для разработки минимально инвазивной диагностики рака.
