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实体瘤基因组研究

发布日期:2013/9/12 11:49:53      

研究目的和意义

        基于不同的新一代测序研究方案,寻找适用于肿瘤早期诊断、肿瘤分型(在分子水平对疾病能够准确分型)、病程发展(恶化和转移)和预后的基因组分子标记,筛选药物的靶标,用药的分子依据。


研究对象

        实体肿瘤的鉴别,按照临床病理分类,例如:肺癌、胃癌、肝癌、结肠癌、乳腺癌、宫颈癌、胰腺癌、膀胱癌、食管癌、鼻咽癌、肾癌等。

        取样标准:肿瘤组织与正常组织有明显区别,组织病理切片分析肿瘤样品中肿瘤细胞的比例在80%以上;正常样品中几乎不含有肿瘤细胞,或以血液作为正常对照。


新一代测序方案

        Exome capture seq(外显组捕获测序)描绘基因组外显子区域的SNV(单核苷酸变异),Indel(插入缺失)、CNV(拷贝数变异),分析基因变异和癌症的相关性。

        Target capture seq(目标捕获测序)对一些功能富集的基因或研究人员感兴趣的基因组的部分区域进行捕获,分析基因变异对癌症的影响。例如:癌症相关基因(508个)、免疫(883个)、凋亡(1536个)、细胞周期(1005个)、p53通路(162个)等。

        Whole genome seq (全基因组测序)对基因组上所有的基因进行测序分析,找到大量的SNV、CNV、Indel、SV(结构变异)等基因变异信息,更为全面的解析癌症发生发展的分子机制。


案例分析

案例(一)外显组测序鉴定体细胞突变

        Guichard C等人通过对24个肝癌(HCCs)及配对正常样本进行外显子测序,鉴定得到906个基因发生994次突变,又结合另外125个肝癌样品(HCCs)的拷贝数改变情况,分析了与HCC相关的功能通路,并实验证实与HCCs发生相关的IRF2发挥肿瘤抑制功能。

图1. 利用24对样本的外显子测序结果进行体细胞突变的鉴定过程,最终得到994个经Sanger测序
证实的体细胞改变。

案例(二) 外显组测序分析拷贝数和基因融合

        Chmielecki J等人对17个孤立性纤维性肿瘤(solitary fibrous tumors, SFTs)进行外显子测序,发现大量染色体拷贝数改变,并在7个样本中鉴定NAB2-STAT6基因融合,在53个样本集里的29个样本检测到该融合基因的7种可变类型,因此通过外显组测序也可以发现基因融合现象,并且可能作为孤立性纤维性肿瘤的候选分子标记。

1.外显子拷贝数变异分析

图2. 17个外显子测序样品拷贝数图谱红色区域表示扩增,蓝色区域表示缺失。13号染色体在6个样品
中缺失,8号染色体在2个样品中扩增

2. 外显子测序发现NAB2-STAT6融合基因。



图3. a.融合基因NAB2-STAT6的结构。b. 融合基因NAB2-STAT6的5种变异体


案例(三)全基因组重测序展示人类首个癌基因组全貌

1.2010年,Erin D. 等人对来自同一个黑色素瘤病人的肿瘤DNA及类淋巴母细胞DNA进行全基因组测序,构建了广泛的癌基因组全貌。


图4. 利用Circos plot展示整个癌基因组(点突变、无义突变、同义突变、插入、缺失、
拷贝数扩增、拷贝数缺失、基因融合等)。


        Matthew J.等人对46个经芳香酶抑制剂治疗后的乳腺癌样本及正常样本进行全基因组测序,同时对另外31个乳腺癌样本进行外显子测序,筛选得到18个癌相关的突变基因,并对基因组上所有拷贝数的变异进行了分析。

图5. 全基因组拷贝数改变 坐标横轴表示染色体,纵轴表示拷贝数改变程度,红色区域表示扩增,
蓝色区域表示缺失。扩增发生在1q,5p,8q,16p,17q,20p,20q; 缺失发生在1p,5p,16q,17p

参考文献

1. Pleasance ED, Cheetham RK, Stephens PJ, et al. A comprehensive catalogue of somatic mutations from a human cancer genome.Nature. 2010;463(7278): 191- 196.

2. Ellis MJ, Ding L, Shen D, et al. Whole-genome analysis informs breast cancer response to aromata se inhibition. Nature. 2012;486(7403): 353- 360.

3. Guichard C, Amaddeo G, Imbeaud S, et al. Integrated analysis of somatic mutations and focal copy- number changes identifies key genes and pathways in hepatocellular carcinoma. Nature Genet. 2012; 44(6): 694- 698.

4. Chmielecki J, Crago A M, Rosenberg M, et al. Whole - exome sequencing identifies a recurrent NAB2- STAT6 fusion in solitary fibrous tumors. Nat Genet. 2013; 45(2): 131- 2.

G009 锐博生物—— 基于新一代测序的实体肿瘤基因组学研究.pdf




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