研究發現血漿游離DNA測序可預測基因表達

近日，來自奧地利的科學家在一項研究中發現，血漿中循環游離DNA（cfDNA）可以為基因表達的預測提供線索。該研究最新結果已發表在《Nature Genetics》上。研究員利用有活性和失活的轉錄起始位點上游的核小體差異，開發出一種利用cfDNA的測序深度模式估計基因表達的方法。研究人員利用100多名健康人的血液樣本研發出了這種方法，并用該方法對另外數百名轉移癌患者的樣本進行了分析。

文章通訊作者、格拉茨醫科大學人類遺傳學研究員Michael Speicher等人寫道，“我們利用包括整個啟動子區域在內的全基因組測序數據，來確定基因的表達狀態。我們的研究為理解釋放游離DNA的細胞基因組提供了新的思路，也為cfDNA的分析提供了更多選擇。”

利用cfDNA的測序深度估計基因表達

大部分漂浮在血液中的cfDNA都是凋亡細胞的遺傳物質，包括核小體中與蛋白復合體結合的DNA。因此，研究小組認為可以利用DNA測序深度揭示與活躍的基因轉錄相關的核小體印跡。

以往的微球菌核酸酶（MNase）分析發現，基因轉錄起始位點上游游離在核小體之外的延伸區域也被轉錄。

考慮到這一點，研究人員首先討論了定位在啟動子區的與表達相關的核小體是否具有在cfDNA中被檢測到的模式，如果有，那么這種標志是否能反映基因表達。從這些問題出發，研究小組擴大分析尋找表達譜，來幫助在癌癥患者的血液樣本中尋找癌癥驅動基因。

研究人員先收集了179份血樣，來自50名健康男性和54名健康女性，利用IlluminaMiSeq和NextSeq測序儀進行雙端測序（paired-end sequencing），尋找血漿中與核小體相關的核DNA。他們又生成了單端測序（single-end sequencing）數據，結合已有的MNase圖譜和來自ENCODE及FANTOM5計劃的基因表達數據，來評估轉錄起始位點周圍的測序深度模式。該信息可用來開發一種從cfDNA測序深度中預測基因表達的算法。

研究人員對來自兩個乳腺癌患者血樣的循環腫瘤DNA進行全基因組測序，證明了這種方法可以識別基因表達和拷貝數信息（與原發性腫瘤樣本RNA測序數據一致），隨后他們進一步對426份來自轉移性結腸癌、乳腺癌、肺癌或前列腺癌患者的血樣進行研究，獲得基因表達和拷貝數信息。

研究人員表示，這種方法特別適用于識別影響癌癥驅動基因的擴增，但可能不適用于評估微小殘留?。╩inimal residual disease，MRD）的循環腫瘤DNA。