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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，基因表達和調(diào)控的新技術。這一研究成果公布在Nature雜志上。

這種新技術即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，利用多種應用的配對末端標簽測序——PET測序，從超高通量測序的常DNA片段末端引出短的配對標簽，從而就能地繪制基因組。

領導這項研究的是GIS資深科學家阮義軍（Yijun Ruan），阮義軍博士曾領導新加坡基因組研究院研究小組獲得新加坡國家科學和技術獎，這一獎項是新加坡zui高科學榮譽。其研究小組獲獎原因是在配對端點雙標記測序技術創(chuàng)新上取得開拓性研究成果，該技術可以用于全面展現(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？一些科學家提出假設，認為染色質(zhì)相互作用，即DNA上的三維折疊幫助這些距離遠的區(qū)域調(diào)控基因表達。”

自從科學家們發(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技術成功應對了這一挑戰(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)的詳細巡查和比對，這就需要對DNA測序的通量和花費進行改進。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可的解決方法就是多種應用的配對末端標簽測序，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)了乳腺癌細胞中，人類基因組是如何應答雌激素信號，進行基因表達調(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”。（