來自新加坡基因組研究院（Genome Institute of Singapore，GIS）的研究人員近期報道了一種分析基因組三維折疊和環(huán)套狀態(tài)下，基因表達(dá)和調(diào)控的新技術(shù)。這一研究成果公布在Nature雜志上。

這種新技術(shù)即ChIA-PET  （Chromatin Interaction Analysis using Paired End Tag sequencing），其中PET是一種革新性的基因測序方法，這種方法能幫助解決新一代測序平臺閱讀長度較短的缺點問題，利用多種應(yīng)用的配對末端標(biāo)簽測序——PET測序，從超高通量測序的常DNA片段末端引出短的配對標(biāo)簽，從而就能地繪制基因組。

領(lǐng)導(dǎo)這項研究的是GIS資深科學(xué)家阮義軍（Yijun Ruan），阮義軍博士曾領(lǐng)導(dǎo)新加坡基因組研究院研究小組獲得新加坡國家科學(xué)和技術(shù)獎，這一獎項是新加坡zui高科學(xué)榮譽。其研究小組獲獎原因是在配對端點雙標(biāo)記測序技術(shù)創(chuàng)新上取得開拓性研究成果，該技術(shù)可以用于全面展現(xiàn)人類基因組和轉(zhuǎn)錄特性。

文章的*作者是GIS阮義軍研究的Melissa Fullwood博士，他說，“許多研究都表明遠(yuǎn)離基因的基因組區(qū)域在調(diào)控疾病方面的重要作用”，“這到底是如何實現(xiàn)的呢？一些科學(xué)家提出假設(shè)，認(rèn)為染色質(zhì)相互作用，即DNA上的三維折疊幫助這些距離遠(yuǎn)的區(qū)域調(diào)控基因表達(dá)。”

自從科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)人類基因組是通過三維立體的形式，而不是二維線性的形式進(jìn)行組織的，他們就開始尋找分析這種三維結(jié)構(gòu)中基因活性調(diào)控的有效方法。

在這篇文章中，GIS的研究人員利用ChIA-PET技術(shù)成功應(yīng)對了這一挑戰(zhàn)，證明了基因組中確實存在全基因組寬度的長區(qū)域染色質(zhì)相互作用。

人類基因組功能元件的深入理解，需要對個體基因組和染色體結(jié)構(gòu)的詳細(xì)巡查和比對，這就需要對DNA測序的通量和花費進(jìn)行改進(jìn)。新一代測序平臺將是低花費和高通量的，但其閱讀長度較短。這一限制的直接和普遍認(rèn)可的解決方法就是多種應(yīng)用的配對末端標(biāo)簽測序，簡稱為PET測序，從超高通量測序的常DNA片段末端引出短的配對標(biāo)簽。PET測序能夠地繪制參考基因組，區(qū)別PET所在DNA片段的基因組邊界和鑒定靶DNA片段。PET測序法已經(jīng)發(fā)展為轉(zhuǎn)錄組，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點和染色體結(jié)構(gòu)分析。PET測序技術(shù)的*優(yōu)點在于能夠暴露DNA片段兩末端的連接處。由于該優(yōu)點，PET測序可以解釋非傳統(tǒng)的融合轉(zhuǎn)錄物，染色體結(jié)構(gòu)變化，甚至分子相互作用。

利用這一方法，研究人員發(fā)現(xiàn)了乳腺癌細(xì)胞中，人類基因組是如何應(yīng)答雌激素信號，進(jìn)行基因表達(dá)調(diào)控的。GIS另外一位研究人員，勞倫斯伯克力國家實驗室基因組部主任Edward  Rubin表示，“我們利用這種新方法回答了癌癥中的一些基礎(chǔ)問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)基因組范圍內(nèi)的DNA相互作用能解釋一些之前研究中的矛盾情況，這將有利于發(fā)展出對抗激素的治療乳腺癌新方法”。（