CRISPR基因切割可能提供绘制人类基因组图的新方法

为了寻找对人类基因组进行测序并读取DNA关键变化的新方法，约翰霍普金斯大学医学院的研究人员说，他们已经成功地使用了基因切割工具CRISPR在长的肿瘤基因周围进行了DNA切割，可用于收集序列信息。

有关使用人类乳腺癌细胞和组织基因组进行原理验证实验的报告，刊登在2月10日的《自然生物技术》上。

研究人员表示，将CRISPR与可对人类癌症组织的DNA成分进行测序的工具配对，是一项技术，有一天可以实现对患者肿瘤的快速，相对便宜的测序，从而简化针对高度特异性和个性化治疗方法的选择和使用基因改变。

“对于癌症患者的肿瘤测序，您不一定需要对整个癌症基因组进行测序，”Winston Timp博士说。约翰·霍普金斯大学医学院生物医学工程与分子生物学和遗传学助理教授。“对特定的遗传感兴趣区域进行深度测序可能非常有用。”

在传统的基因组测序中，科学家们必须制造出有争议的DNA的许多拷贝，将DNA随机分成多个片段，然后通过一台计算机读取机器中破碎的片段，该机器读取由四个“碱基，形成DNA，并分别标记为A，C，G和T。然后，科学家寻找断裂片段的重叠区域，并将它们像屋顶上的瓦片一样装配在一起，以形成构成基因的DNA长区域。

在他们的实验中，Timp和医学博士。学生蒂莫西·吉尔帕特里克(Timothy Gilpatrick)能够使用CRISPR进行靶向切割，该靶向切割是从患者乳腺癌肿瘤组织的一小部分组织中分离出来的DNA，从而跳过了常规测序的DNA复制部分。

然后，科学家将所谓的“序列适配器”粘在DNA片段的CRISPR末端。衔接子充当一种将DNA引导到读取序列的小孔或“纳米孔”的手柄。

通过将DNA穿过狭窄的孔，测序仪可以根据每个化学代码“字母”滑过该孔时产生的独特电流来构建DNA字母的读数。

在该团队关注的10个乳腺癌基因中，约翰·霍普金斯大学的科学家能够对乳腺癌细胞系和组织样品进行纳米孔测序，从而检测出一种称为甲基化的DNA改变，其中一种名为甲基的化学物质被添加到了基因周围的DNA上，影响基因的读取方式。

研究人员在一个称为角蛋白19(KRT19)的基因中发现了DNA甲基化降低的位置，该基因在细胞结构和支架中很重要。先前的研究表明，KRT19中DNA甲基化的减少与肿瘤扩散有关。

在他们研究的乳腺癌细胞系中，Johns Hopkins团队能够平均每个碱基对产生400个“读数”，比某些常规测序工具的读数“深度”好数百倍。

在他们的活检样本中的人类乳腺癌肿瘤组织样本中，该团队能够在每个区域平均产生100次读数。廷普说：“这肯定比我们用细胞系所能做的要少，但是我们必须对人类组织样本中的DNA更加温和，因为它已经被冷冻和融化了好几次。”

除了对DNA甲基化和小突变的研究外，Timp和Gilpatrick还对与乳腺癌相关的基因进行了测序：BRCA1，该基因组跨越基因组一个区域，长度超过80,000个碱基。吉尔帕特里克说：“这个基因确实很长，我们能够收集遍及这个大而复杂区域的测序读物。”

Timp说：“因为我们可以使用这种技术对很长的基因进行测序，所以我们也许能够捕获到缺失的较大的DNA片段，而这些都是我们无法用更常规的测序工具找到的。”

Timp说，除了可以为患者提供指导治疗的潜力外，CRISPR技术与纳米孔测序的结合提供了如此深的深度，可以帮助科学家找到针对一个等位基因(继承自一位父母)而不是另一位等位基因的疾病相关的新基因改变。

Timp和Gilpatrick计划继续完善CRISPR /纳米孔测序技术，并测试其在其他肿瘤类型中的功能。

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