Nature - Biotechnology：霍普金斯大学研究小组将血液中的基因突变检测提升到了一个新的水平

新一代基因测序 (NGS) 技术——即同时但单独分析数百万个 DNA 分子——理论上为研究人员和临床医生提供了非侵入性识别血流突变的能力。识别这些突变可以更早地诊断癌症，并为治疗决策提供信息。约翰霍普金斯大学金梅尔癌症中心的研究人员开发了一项新技术，以克服在下一代测序技术中常见的低效率和高错误率，这些技术以前限制了它们的临床应用。  

为了纠正这些测序错误，来自路德维希中心和约翰霍普金斯 Kimmel 癌症中心的 Lustgarten 实验室的研究团队开发了 SaferSeqS(更安全的测序系统)，这是基于霍普金斯大学研究人员十年前发明的安全测序系统 (SafeSeqS) 的广泛应用技术的重大改进。新的 SaferSeqS 技术以高效的方式检测血液中的罕见突变，并将评估血液中突变的常用技术的错误率降低 100 倍以上。  

他们的研究结果发表在 5 月 3 日的《自然 - 生物技术》杂志上。  

该研究的第一作者和医学博士说，临床样本中出现突变可能是一个人患上癌症的早期指标。候选人约书亚 · 科恩。癌症是一种由致癌基因和抑癌基因驱动的遗传性疾病。一小部分癌细胞的 DNA 进入血液，使它们的突变可以通过血液样本检测到。在血液中检测这种突变，而不是通过手术对癌变组织进行活检，这被称为 “液体活检”。这种以血液为基础的检测有可能在早期发现癌症，那时癌症可以通过手术和 / 或化疗得到缓解。科恩解释说，挑战在于，血液样本中的绝大多数 DNA 是由非癌细胞排出的，只有一小部分 DNA 来自肿瘤。在相对早期的癌症患者中，10ml 的血液样本只包含少量的突变分子。  

科恩说:“要在癌症最有可能被治愈的时候检测癌症，需要一种能够检测出频率极低的癌症信号的检测方法。”“检测这些突变的技术挑战就像是大海捞针。”  

研究人员通过使用 SaferSeqS 高效地用独特的条形码标记个体血液中每个原始分子的两条链，解决了这一挑战。这需要新的生化方法来有效地利用血液中通常存在的少量降解 DNA 分子。研究人员利用双链 DNA 分子的结构冗余来区分真正的突变和错误，这种方法被称为双链测序。如果一个 DNA 分子的两条链含有相同的突变，那么这更有可能是真正的突变而不是错误。  

“SaferSeqS 的独特之处在于对血液中循环的大多数 DNA 分子的两条链进行高效标记，通过分析这些 DNA 分子的两条链实现低错误率，以及在测序前对感兴趣的分子进行富集的方式。总的来说，这些进步构成了新技术的力量。  科恩说:“每个分子都是神圣的，因为它有可能成为我们正在寻找的突变分子。”“因为分子的绝对数量很低，这项技术必须高效捕获每个分子，以便敏感地识别突变。”  

为了测试 SaferSeqS 在临床相关环境中的特异性和敏感性，研究人员将样本与 cancer seek 测试的之前结果进行了比较，该测试是由同一研究团队开发并报告的一种单一血液检测，可筛查 8 种常见癌症类型 (Science, 2018)。  

在 2018 年使用 SafeSeqS 进行的 CancerSEEK 研究中，研究人员重新访问了 74 份带有假阴性结果 (无法检测到的突变) 的癌症患者的血液样本。在描述 SaferSeqS 的最新研究中，研究人员重新评估了这些血液样本。使用 SaferSeqS，他们观察到敏感性的显著提高，在 68% 的检测样本中发现了以前无法检测到的突变。  

“SaferSeqS 策略提供了高度可靠的技术特异性，这转化为一种更好的方式，为相对早期和小肿瘤患者提供有临床意义的结果，”Cohen 说。  

综合这些结果，研究人员得出结论，SaferSeqS 对于检测极其罕见的癌症相关突变具有高度敏感性和特异性，临床使用具有潜在的效率和成本效益，并将现有突变检测方法的错误率降低了 100 倍以上。  

他们说，下一步是验证结果，并在未来的临床试验中证明该技术的临床实用性。  

研究人员表示，SaferSeqS 将是未来 CancerSEEK 研究的基础平台。

原文链接：http://www.bio360.net/article/159647

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33941929/