Новый «сверхмягкий» метод секвенирования устраняет давние недостатки тестов метилирования ДНК при раке

от

Традиционное бисульфитное секвенирование повреждает ДНК, в то время как альтернативные методы на основе ферментов нестабильны. В журнале Nature Communications [опубликована статья](https://www.nature.com/articles/s41467-025-66033-y) о новом методе анализа метилирования, получившем название UMBS-seq.

Метод UMBS-seq

Метод UMBS-seq обеспечивает точность и мягкость, открывая новые возможности для более надёжного обнаружения биомаркеров рака. Этот метод, первоначально разработанный исследователями из Чикагского университета, в начале следующего года будет предложен для коммерческого использования разработчикам диагностических тестов на рак компанией Ellis Bio.

Эпигенетические метки и метилирование ДНК

Каждая клетка в организме человека содержит одну и ту же последовательность ДНК, однако клетки ведут себя по-разному из-за эпигенетических меток — химических модификаций, которые регулируют включение и выключение генов. Одним из наиболее важных и распространённых эпигенетических маркеров является метилирование ДНК, при котором небольшая химическая метка под названием 5-метилцитозин (5mC) присоединяется к ДНК для контроля экспрессии генов.

Нарушения паттернов метилирования ДНК являются характерным признаком рака и могут выключать гены-супрессоры опухолей или активировать онкогены, способствующие развитию рака, в опухолевых клетках. Они также открывают огромные перспективы для раннего выявления рака, мониторинга реакции на лечение и подбора пациентам прецизионной терапии.

Для полной реализации этого потенциала учёным нужны методы, которые могут точно считывать эти паттерны метилирования даже с мельчайших и наиболее хрупких фрагментов ДНК, таких как те, что циркулируют в крови пациента.

Проблемы традиционных методов

В течение десятилетий золотым стандартом изучения метилирования было бисульфитное секвенирование — химический метод, который преобразует неметилированные цитозины в другое основание, чтобы секвенирование могло различать метилированные и неметилированные участки. Однако жёсткая бисульфитная реакция часто разрушает ДНК, что приводит к предвзятости, плохому восстановлению и неточным оценкам метилирования.

Эти ограничения препятствовали применению методов бисульфитного секвенирования к коротким и хрупким фрагментам ДНК, которые встречаются в жидких биопсиях или формалинфиксированных образцах опухолей.

Чтобы избежать этого повреждения, были разработаны новые подходы на основе ферментов, такие как ферментативное метил-seq (EM-seq). Эти более мягкие реакции основаны на использовании ферментов вместо химических веществ для считывания метилирования. Однако они имеют трудоёмкие и сложные рабочие процессы, а также дают больше ложноположительных результатов, что особенно затрудняет работу с очень малыми количествами ДНК.

Новый метод UMBS-seq

Исследовательская группа из Чикагского университета под руководством профессора Чуань Хэ разработала новый метод, получивший название ультрамягкое бисульфитное секвенирование (UMBS-seq). Этот метод перестраивает саму бисульфитную химию. Путем точной настройки состава бисульфита и условий реакции они успешно достигли почти полного преобразования цитозина в ультрамягких условиях, сохранив при этом целостность ДНК.

В прямых сравнениях UMBS-seq последовательно превосходил как традиционное бисульфитное, так и ферментативное секвенирование по всем основным показателям производительности.

При применении к образцам свободно циркулирующей ДНК человека, используемым для неинвазивной диагностики рака в жидких биопсиях, UMBS-seq сохранил целостность ДНК и обеспечил более полное покрытие участков метилирования, связанных с раком, чем ведущие коммерческие наборы.

Исследователи предполагают, что UMBS-seq станет новым стандартом секвенирования метилирования ДНК как в исследовательских, так и в диагностических целях, обеспечивая более чувствительный, воспроизводимый, точный и экономически эффективный анализ эпигенетических изменений при раке и не только.

Компания Ellis Bio Inc, занимающаяся биотехнологиями, разработала на основе UMBS-seq набор SuperMethyl Max. «С помощью UMBS-seq и набора SuperMethyl Max, разработанного компанией Ellis Bio, мы теперь можем считывать эпигенетический код рака, не разрушая те немногие и ценные молекулы, которые нам нужны для изучения», — сказал Руиту Лю, будущий директор по технологиям в Ellis Bio, который был соавтором исследования UMBS-seq. «Это практичное, масштабируемое решение, которое может ускорить клиническое использование биомаркеров метилирования для раннего выявления и персонализированной терапии».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте