长读长与短读长测序技术在视网膜母细胞瘤致病变异中的应用

百姓健康频道 2024-08-19 19:53:31
【CMT&CHTV 文献精粹】

导语:本研究通过长读长测序技术深入剖析了视网膜母细胞瘤(Retinoblastoma, RB)的遗传变异,揭示了疾病发生的分子机制,为未来的基因治疗策略奠定了基础。

研究背景

视网膜母细胞瘤(RB)是儿童最常见的眼内恶性肿瘤,其发病机制主要与RB1基因的失活有关。尽管短读长测序技术在识别单核苷酸变异和小片段插入/缺失方面取得了进展,但在检测结构变异和甲基化方面面临技术限制。长读长测序(Long-read sequencing, LRS)技术以其高分辨率和长读长优势,检测出短读长难以检测的复杂结构变异,包括,大片段的倒位、缺失,或易位,其中某些结构变异与遗传疾病等领域相关。此前,已有研究利用LRS技术在其他肿瘤中发现了重要的结构变异,但在RB领域的应用尚属首次。

研究设计

本研究是一项基于长读长和短读长测序技术的综合性研究,旨在全面描述RB的遗传变异图谱。研究纳入了16例RB患者的肿瘤组织和匹配的血液样本,通过Nanopore和Illumina平台进行全基因组测序。研究方法包括小变异检测、结构变异检测、DNA甲基化分析、突变驱动分析、单倍型分析、拷贝数变异和倍体估计、以及相对遗传事件的时间推断等。通过这些方法,研究者能够深入分析RB1基因的双等位基因失活机制,并推断肿瘤发生的遗传进展。

在撰写文章时,如果要引用或提及过去发表的某篇研究论文,通常需要指出该论文发表的时间、期刊名称以及论文的标题。例如:

2024年7月,Cancer Letters发表了题为“Comprehensive identification of pathogenic variants in retinoblastoma by long- and short-read sequencing”一文,旨在通过长读长和短读长测序技术,全面识别视网膜母细胞瘤中的病理变异,推进对视网膜母细胞瘤分子机制的深入理解,为开发针对性的诊断和治疗策略提供了参考。

研究结果基因组变异的全景分析

本研究通过结合LRS与SRS技术,对16例RB患者的肿瘤组织和匹配血液样本进行了深入分析。研究发现,平均每例样本检测到14.5个体细胞结构变异(SVs,表1),包括51个缺失(DELs)、71个重复(DUPs)、31个插入(INSs)、47个转位(TRAs)和32个倒置(INVs)。这些变异呈现明显的非随机性,在染色体13(Chr13)上的SV断点最为集中,这一发现与RB1和MYCN两个已知的RB致病基因位置相吻合。

表1 RB样本中的SV数

RB1双等位基因失活

研究结果显示,RB1基因的失活在RB的发生发展中扮演着核心角色,除了一例样本外,其他所有样本均呈现RB1双等位基因失活,主要通过多种机制实现,包括点突变、小的插入/缺失、结构变异以及RB1基因启动子区域的高甲基化。此外,研究进一步鉴定了20种不同的RB1病理变异,包括3个新发现的小变异和5个体细胞SVs,这些变异在以往的研究中未被报道。

小变异和结构变异的复合效应

在1 788个非冗余的体细胞单核苷酸变异和小的插入/删除(SNVs/InDels)中,平均每个肿瘤样本检测到112个变异。其中,95个变异(平均每样本6个)位于外显子和剪接区域,预测可能为功能丧失型变异(pLoF)。错义突变是主要的变异类型,占总小变异的67%。此外,通过对长读长数据的分析,研究揭示了RB1基因的复杂变异组合,包括小变异联合大型SVs以及甲基化修饰,共同促进了RB1基因的双等位基因失活。

遗传进展的相对时序分析

通过分析遗传变异的相对时序,RB1基因的变异通常发生在肿瘤发生的早期阶段。随后,随后其他染色体发生不稳定性变化,包括Chr1q、Chr2p的扩增和Chr16q的缺失等,这一发现与先前提出的RB肿瘤进展模型相一致。

总结讨论

本研究的结论强调了LRS技术用于探索RB遗传变异的重要性,特别是对于结构变异和甲基化模式的检测。研究结果证实了RB1基因的双等位基因失活在RB发病中的核心作用,还展示了遗传事件在RB发展中的相对时间顺序。这些发现对于理解RB的分子病理学具有重要意义,并可能指导未来的精准医疗策略。

参考文献

ZHENG J, LI T, YE H, et al. Comprehensive identification of pathogenic variants in retinoblastoma by long- and short-read sequencing[J/OL]. Cancer Lett, 2024, [2024-6-14]. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304383524005160?via%3Dihub. DOI:10.1016/j.canlet.2024.217121

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