工程师开发出一种检测表观遗传修改的新方法

该图显示了在中心胞嘧啶的两股股骨上甲基化的DNA分子。图像：Christoph Book.

来自麻省理工学院的化学工程师已经开发出一种检测表观遗传修饰的新方法，这可以提供一种选择最佳治疗方法的新方法。

科学家们已知几十年来，癌症可能是由遗传突变引起的，但最近他们发现基因的化学修饰也可以有助于癌症。这些改变，称为表观遗传修饰，控制是否打开或关闭基因。

分析这些修饰可以为患者的肿瘤类型提供重要的线索，以及如何应对不同的药物。例如，如果DNA修复基因MGMT通过表观遗传修饰沉默，患有胶质母细胞瘤的脑肿瘤，脑肿瘤类型，响应一类称为烷基化剂的药物。

麻省理工学院化学工程师现已开发出一种快速，可靠的方法来检测这种改性，称为甲基化，这可以提供一种新的选择最佳治疗患者的方法。

“分析这些修改非常困难，这是我们正在努力寻址的必要性。我们试图使这种分析更容易和更便宜，特别是在患者样品中，“Joseleph R. Mares助理教授和描述了杂志中的分析师技术的纸质教授。

该文件的铅作者是化学工程的麻省理工学院研究生的布兰登。

超越了基因组

在测序人类基因组后，科学家转向外观蛋白酶 - 包括甲基化的化学修饰，其改变基因的功能而不改变其DNA序列。

在一些癌症中，当甲基附着在DNA序列中的特定位置时，MgMT基因被关闭 - 即邻近鸟嘌呤碱基的胞嘧啶碱基。当发生这种情况时，蛋白质通过阻止甲基化的碱基结合甲基化碱基并通过阻止其复制到RNA中而有效地静音基因。

“这种非常小的化学改性触发了一系列事件，其中该基因不再表示，”徒克斯说。

徒克斯说，检测大规模研究研究的胞嘧啶甲基化工作良好的方法，但很难适应患者样品。大多数技术需要称为亚硫酸氢盐转化的化学步骤：DNA样品暴露于亚硫酸氢盐，其将未甲基化胞嘧啶转化为不同的碱。测序DNA显示是否存在任何甲基化胞嘧啶。

然而，这种方法对患者样品不适用于患者样品，因为您需要准确地知道甲基化DNA在样品中的计算，以计算将其暴露于亚硫酸氢盐的时间。

“当您有限量定义的样本有限时，在正确的时间内运行反应更难。你想让所有未甲基化的胞嘧啶组转换，但你不能太长，因为那么你的DNA变得堕落，“她说。

快速检测

SIKES的新方法完全避免了Bisulfite转换。相反，它依赖于称为甲基结合结构域（MBD）蛋白的蛋白质，其是用于控制DNA转录的细胞自然机器的一部分。该蛋白质识别甲基化DNA并与其结合，帮助细胞确定是否应转录DNA。

SIKES系统的另一个关键部件是生物芯片 - 涂有数百个DNA探针的玻璃滑块，其与所研究基因的序列互补。当DNA样品暴露于该芯片时，捕获靶向靶序列的任何链被捕获在生物芯片上。然后研究人员用MBD蛋白质探针对照载玻片。如果探针与捕获的DNA分子结合，则表示序列是甲基化的。

通过将蛋白质与荧光染料连接或设计它以携带在暴露于光线时形成水凝胶的光敏分子可以检测DNA和MBD蛋白之间的结合。

这种技术减少了分析表观遗传修饰所需的时间，可以是南加州大学化学工程和材料科学教授的Andrea Armani表示有价值的研究工具以及癌症患者的诊断装置，谁不是研究团队的一部分。

“这是一种非常创新的方法，”阿玛尼说。“它不仅可以影响诊断，而且在更广泛的规模上，它可能会影响我们对哪些表观遗传标记与哪些疾病相关的理解。”

麻省理工学院团队现在通过改变Biochip探针的DNA序列来调整该装置以检测其他癌症链接基因的甲基化。他们还希望创造更好的MBD蛋白版本，并工程师工程师需要更少的DNA。通过目前的版本，医生需要进行手术活检以获得足够的组织，但研究人员想修改它，以便只需针对针活检即可进行测试。

该研究由一家国家科学基金会奖学金，全国科学基金会奖学金，全国环境保障研究所，国家环境卫生研究所和詹姆斯·渡轮创新基金会提供资金。

出版物：Brandon W. Heimer等，“评估使用甲基结合结构域蛋白的杂交型外膜型的敏感性，分析师，2014,139,3695-3701; DOI：10.1039 / C4AN00667D

图像：Christoph Book.