圖片來源：Schatz Lab，CSHL / JHU

頂部矩形顯示由HER2基因（也稱為ERBB2）占據(jù)的染色體17的200萬個(gè)堿基對(duì)區(qū)段。該基因的一小部分已經(jīng)大量擴(kuò)增，斷裂并與8號(hào)染色體（下部矩形）融合。在該染色體上，基因的部分被復(fù)制多達(dá)1000次，其中各種片段在染色體內(nèi)跳躍（綠色弧形）。

6月28日,發(fā)表在Genome Research雜志上題為"Complex rearrangements and oncogene amplifications revealed by long-read DNA and RNA sequencing of a breast cancer cell line"的研究中，科學(xué)家們證實(shí)了長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序的作用。

傳統(tǒng)的短讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)會(huì)忽略乳腺癌細(xì)胞系的部分變種，而用長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)讀取癌細(xì)胞的基因組，可以讀取更長(zhǎng)的DNA片段。通訊作者M(jìn)ichael C. Schatz博士說，長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序(Long-read sequencing)使團(tuán)隊(duì)能夠非常詳細(xì)地重建 HER2基因在HER2陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞中如何大量擴(kuò)增的歷史情況。

長(zhǎng)度長(zhǎng)測(cè)序的優(yōu)勢(shì)：

拼寫錯(cuò)誤的基因、以及結(jié)構(gòu)變異可包含大塊染色體的DNA大規(guī)模重排，干擾已經(jīng)進(jìn)化以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的平衡機(jī)制。通常沉默的基因被大量激活并形成突變蛋白。這些和其他中斷導(dǎo)致細(xì)胞無限制生長(zhǎng)，是癌癥顯著的標(biāo)志。

冷泉港實(shí)驗(yàn)室（CSHL）的科學(xué)家在Genome Research發(fā)表了有關(guān)癌細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)變異的詳細(xì)圖譜。該圖揭示了大約20,000個(gè)結(jié)構(gòu)變異。

測(cè)序?qū)＜襇ichael C. Schatz和W. Richard McCombie領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)使用了長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)讀取癌細(xì)胞的基因組。與舊的短讀技術(shù)相比，該技術(shù)可以讀取更長(zhǎng)的DNA片段。當(dāng)使用團(tuán)隊(duì)近發(fā)布的兩個(gè)復(fù)雜軟件包解釋結(jié)果時(shí)，長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序在信息和上下文方面更豐富。例如，它可以通過看到更多的物理背景來更好地理解DNA字母的重復(fù)延伸。

該團(tuán)隊(duì)通過使用這種技術(shù)來讀取源自SK-BR-3細(xì)胞系的細(xì)胞基因組，展示了長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序的強(qiáng)大功能。其中SK-BR-3是乳腺癌細(xì)胞的一個(gè)重要模型，具有HER2基因的變異（有時(shí)也稱為ERBB2）。

長(zhǎng)度長(zhǎng)測(cè)序的發(fā)展：

Maria Nattestad博士說，“我們?cè)谶@個(gè)細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)的20,000個(gè)變種中大多數(shù)都被短讀長(zhǎng)測(cè)序所遺漏。”Maria Nattestad博士與同事一起完成了這項(xiàng)工作，并在HER2基因周圍發(fā)現(xiàn)了一系列高度復(fù)雜的DNA變異。該團(tuán)隊(duì)將長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序的結(jié)果與另一種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相結(jié)合，讀取由激活基因產(chǎn)生的信息或轉(zhuǎn)錄本。這個(gè)更全面的圖片非常詳細(xì)地描述了結(jié)構(gòu)變異如何破壞癌細(xì)胞中的基因組并揭示癌細(xì)胞是如何快速進(jìn)化的。

作者之一McCombie說，“使用好的技術(shù)繼續(xù)建立變異癌細(xì)胞類型的目錄至關(guān)重要”。 長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序是捕獲結(jié)構(gòu)變異復(fù)雜性的寶貴工具，隨著測(cè)序成本的進(jìn)一步下降，研究人員期望其能廣泛應(yīng)用于研究及臨床實(shí)踐。

責(zé)編：風(fēng)鈴

參考資料：

Massive genome havoc in breast cancer is revealed