Программное обеспечение CICERO позволяет обнаруживать генные слияния, вызывающие рак

RNA
Кредит: CC0 Public Domain

После нескольких лет разработки, разработки и совершенствования исследователи в детской исследовательской больнице Св. Иуды сделали общедоступной систему программного обеспечения, позволяющую лучше обнаруживать слияния генов. Система, называемая CICERO, предлагает дополнительную информацию о раке, а также новые цели для лечения наркомании. Последняя версия CICERO была опубликована в Genome Biology.

«Как при раке у детей, так и у взрослых, слияние генов может быть ценной мишенью для медикаментозного лечения», — сказал Цзинхуэй Чжан, доктор философии, кафедра вычислительной биологии Св. Иуды. «Во многих детских раковых заболеваниях они являются инициирующими геномными изменениями, которые приводят к онкогенезу рака, а это означает, что лекарства, нацеленные на этот синтез гена, могут эффективно лечить рак».

Важность слияния генов

Генные слияния — это ошибки, допущенные во время репликации хромосом при делении клеток с образованием новых клеток. Гибридные гены образуются по ошибке, когда соединяются части двух ранее независимых генов. Такие слияния могут состоять из перегруппировки, дупликаций, усечения или инверсии генов.

Гены — это чертежи белков в клетке, и вызывающие рак слияния могут активировать гены для перепроизводства белков. Они также могут создавать белки, которые постоянно включаются, вызывая чрезмерное распространение раковых клеток. Кроме того, разрушение гена-супрессора опухоли посредством слияния генов также может вызвать рак.

При разработке CICERO Чжан и ее коллеги воспользовались технологией, называемой РНК-секвенированием. Используя эту технику, они проанализировали раковые клетки, чтобы обнаружить события слияния. CICERO различает события слияния, сравнивая последовательность РНК клеток, называемую «транскриптом», с опубликованной эталонной версией последовательности ДНК генома человека.

РНК-последовательность клетки — это матрица, транскрибированная с ДНК клетки, которая является генетическим планом клетки. Клетка использует РНК-матрицу для производства рабочих белков клетки. Среди этих белков есть клеточные переключатели, которые могут ненормально функционировать, чтобы вести рак.

Лаборатория Чжана запрограммировала CICERO для поиска сегментов РНК в транскриптоме с частичным совпадением нормальных сегментов ДНК в эталонном геноме человека, но также содержит фрагменты, которые не соответствуют эталонному геному человека. Таким образом, CICERO может различать контрольные сигнатуры слияний генов.

Система на работе

«Ключом к способности CICERO отличать вызывающие рак слияния от технических артефактов был набор процедур распознавания сигнала к шуму, запрограммированных в системе», — сказал первый автор Liqing Tian, ​​Ph.D., биоинформатическое исследование ученый в лаборатории Чжана. «Они включали сборку аберрантных считываний в мини-геном, представляющий слияние генов; фильтрацию технических артефактов; и выполнение обширной аннотации для определения приоритетов потенциальных слитых заболеваний, вызывающих рак».

В дополнение к автоматизированному анализу был разработан инструмент визуализации FusionEditor.

«Благодаря визуальному представлению предсказанных слияний генов FusionEditor позволяет исследователям объединять свои биологические знания об этом заболевании, чтобы выяснить, могут ли слияния, обнаруженные CICERO, быть актуальными с точки зрения болезни», — сказал Чжан.

Чтобы проверить способность CICERO обнаруживать слитые заболевания, вызывающие рак, исследователи провели эталонные тесты, в которых они применили систему к транскриптомам 170 лейкозов у ​​детей, солидных опухолей и опухолей головного мозга, чьи слияния драйверов ранее были проанализированы с помощью альтернативных технологий. CICERO превзошел другие распространенные методы обнаружения слияния драйверов.

Чтобы применить CICERO к раку у взрослых, исследователи повторно проанализировали данные последовательности РНК из глиобластомы, рака головного мозга у взрослых, и сравнили результаты с ранее сообщенными слияниями генов при этом заболевании.

«Было бы трудно найти какие-либо новые варианты слияния в таком повторном анализе, но если бы мы это сделали, это доказало бы, что CICERO также может быть полезным инструментом для лечения рака у взрослых». Сказал Чжан. «Действительно, мы обнаружили несколько слияний, которые были пропущены другими методами, которые определенно нацелены на наркотики».

Ранее не обнаруженные слияния глиобластомы включали в себя те, которые включали ген EGFR, один из наиболее часто мутированных генов в этом раке мозга. По словам Чжана, анализ глиобластомы выявил удивительное количество слияний EGFR, в результате которых у белка отсутствует один конец. Это может привести к потере белка выключить и привести к раку.

Санкт. Исследователи Jude внедрили CICERO в облаке St Jude, названном RapidRNA-seq, чтобы обеспечить быстрый анализ RNA-seq, который может быть важен для срочной доставки, чтобы сделать его широко доступным.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *