标题血浆游离DNA测序可预测基因表达齐一生物

最新发表在《Nature Genetics》上的一项研究表明，血浆中循环游离DNA（cfDNA）可以为基因表达的预测提供线索。

奥地利研究人员利用有活性和失活的转录起始位点上游的核小体差异，开发出一种利用cfDNA的测序深度模式估计基因表达的方法。研究人员利用100多名健康人的血液样本研发出了这种方法，并用该方法对另外数百名转移癌患者的样本进行了分析。

文章通讯作者、格拉茨医科大学人类遗传学研究员Michael Speicher等人写道，“我们利用包括整个启动子区域在内的全基因组测序数据，来确定基因的表达状态。我们的研究为理解释放游离DNA的细胞基因组提供了新的思路，也为cfDNA的分析提供了更多选择。”

利用cfDNA的测序深度估计基因表达

大部分漂浮在血液中的cfDNA都是凋亡细胞的遗传物质，包括核小体中与蛋白复合体结合的DNA。因此，研究小组认为可以利用DNA测序深度揭示与活跃的基因转录相关的核小体印迹。

以往的微球菌核酸酶（MNase）分析发现，基因转录起始位点上游游离在核小体之外的延伸区域也被转录。

考虑到这一点，研究人员首先讨论了定位在启动子区的与表达相关的核小体是否具有在cfDNA中被检测到的模式，如果有，那么这种标志是否能反映基因表达。从这些问题出发，研究小组扩大分析寻找表达谱，来帮助在癌症患者的血液样本中寻找癌症驱动基因。

研究人员先收集了179份血样，来自50名健康男性和54名健康女性，利用IlluminaMiSeq和NextSeq测序仪进行双端测序（paired-end sequencing），寻找血浆中与核小体相关的核DNA。他们又生成了单端测序（single-end sequencing）数据，结合已有的MNase图谱和来自ENCODE及FANTOM5计划的基因表达数据，来评估转录起始位点周围的测序深度模式。该信息可用来开发一种从cfDNA测序深度中预测基因表达的算法。

研究人员对来自两个乳腺癌患者血样的循环肿瘤DNA进行全基因组测序，证明了这种方法可以识别基因表达和拷贝数信息（与原发性肿瘤样本RNA测序数据一致），随后他们进一步对426份来自转移性结肠癌、乳腺癌、肺癌或前列腺癌患者的血样进行研究，获得基因表达和拷贝数信息。

研究人员表示，这种方法特别适用于识别影响癌症驱动基因的扩增，但可能不适用于评估微小残留病（minimal residual disease，MRD）的循环肿瘤DNA。

参考文献：Inferring expressed genes by whole-genome sequencing of plasma DNA. NatureGenetics (2016) doi:10.1038/ng.3648