利用3D基因组学识别癌症的新治疗靶点
基因组学是研究一个生物体的完整DNA集合，即基因组，它包含生物体发育和运作所需的所有信息。新一代测序技术使研究人员能够以越来越快和负担得起的速度非常详细地“阅读”基因组。这些技术在诊断、药物发现和癌症研究等领域有许多应用。
现在，3D基因组学方法正在崭露头角。使用这些新工具的研究人员可以探索基因组的结构变异，并发现基因组不同部分的物理接近是如何相互影响的。3D基因组学在癌症研究中特别有用，扩大了我们的特征识别能力癌症基因组识别潜力治疗靶点．
188金宝搏备用采访了Anthony Schmitt博士，他是Arima基因组学，以了解3D基因组学的优势及应用。
Sarah Whelan (SW):你能给我们简单解释一下3D基因组学是什么以及它是如何工作的吗?
安东尼·施密特(AS):DNA测序产生一串字母，以线性方式表示DNA的碱基。然而，在现实中，DNA就像一个紧密包裹在细胞核内的意大利面球。3D基因组学旨在帮助研究人员了解DNA的三维排列，它对基因组功能的影响，以及这种排列如何随着细胞类型、时间、疾病状态或对特定治疗的反应而变化。
Arima Genomics的3D基因组技术使用了一种称为Hi-C(高通量染色质构象捕获)的过程。首先，我们将DNA分子片段化并重新连接在细胞核的空间附近。然后，我们对连接连接进行测序，以识别在细胞核中空间近端的DNA分子。
SW:与标准的“线性”基因组学方法相比，3D基因组学有哪些优势?
为:迄今为止，已有超过300篇同行评议研究使用Arima Genomics技术发表，涉及各种应用，包括癌症、神经生物学、免疫学和其他复杂疾病。这项研究的共同点是，在基因组的3D结构中编码了一些关键信息，这些信息根本不能从线性序列中推导出来。
与线性基因组学相比，3D基因组学的主要优势是:
- 在一次检测中获取更多信息-而不仅仅是获得线性序列，3D基因组学提供了对基因组序列、结构和调控景观的深入了解。
- 3D基因组学提供了不涉及改变基因组序列的远程遗传位点相互作用的高分辨率地图。这些信息能够识别基因调控研究中的启动子-增强子相互作用，检测结构重排和为基因组组装定义染色体的支架contigs新创．
- 3D基因组学也可以集成到任何标准的NGS工作流程中，而不需要额外的设备。
SW:测序后需要进行什么样的数据处理/生物信息学分析?这和线性基因组学有什么不同?
为:3D基因组学实验使用与线性基因组学实验相同的下一代测序仪器。这意味着3D基因组学的输出文件与线性基因组学创建的文件相似，并且可以使用许多相同的开源生物信息学工具进行处理。然而，与线性基因组学不同，处理后的3D基因组学数据通常被可视化为2D热图。这张热图展示了基因组中的所有染色体，从中可以提取基因组组装、结构变异检测和基因融合的信息。
斯蒂芬尼:3D基因组学如何应用于癌症研究?这些技术如何为发现新的生物标志物和治疗靶点提供信息?
为:癌症基因组学是3D基因组学真正的亮点，我们对这里的潜力感到非常兴奋。已知结构变异在癌症中起着重要作用。95%以上的癌症具有一种或多种体细胞结构变异，至少30%的癌症具有已知的致病结构变异。这些信息可用于诊断或患者分层。然而，许多重要的驱动突变或基因融合仍未使用标准诊断工具确定。
3D基因组学可以识别在肿瘤发生中起重要作用的结构变异和基因融合，并可用于识别治疗单个癌症和开发新的癌症疗法的药物靶点。
我们最近的一些研究结果表明，使用Arima技术可以在约53%的先前特征为阴性的患者样本中检测出临床可操作的靶点。今年秋天，我们将在洛杉矶的美国人类遗传学学会和凤凰城的分子病理学协会展示部分研究成果。
在这里，您可以听到我们的客户Matija Snuderl医学博士分享如何使用3D基因组分析来识别以前没有检测到驱动因素的肿瘤中的新分子驱动因素和潜在治疗靶点。一个有趣的例子是，他如何能够识别出一种新的PD-L1易位，这种易位在一名儿童胶质瘤患者的DNA和RNA测序中被遗漏了。
斯蒂芬尼:你能给我们举一些3D基因组学在研究中的应用案例吗?
为:我们的客户在广泛的应用中使用我们的技术。以下是我们最近最喜欢的一些例子。
作为了解乳腺癌的多组学方法的一部分，诺华的科学家使用Arima技术结合CRISPR和单细胞RNA测序来揭示新型非编码调控元件促进ER+乳腺癌细胞的致癌转录编程和细胞增殖。
作为Telomere-to-Telomere财团， Arima技术也被用于辅助组装第一个完整的人类基因组以及对人类和非人类基因组的其他分析。
另一个研究小组发现H1连接子组蛋白是a基因沉默的关键调节器通过染色质压实的局部控制，3D基因组组织和表观遗传景观。这个例子令人兴奋，因为它证明了在表观遗传调控和3D基因组方面还有很多需要学习的地方。
斯蒂芬尼:你对3D基因组学的未来有什么设想?你认为这项技术未来会如何发展?
为:我们对3D基因组学的未来感到非常兴奋。我们相信，3D基因的应用将继续增长，并成为一项标准技术，用于为人类健康和疾病研究中的3D基因调控提供重要见解。此外，利用3D基因组学作为一种工具，从短读测序数据中检测(和表征)结构变异是非常有前途的。
总的来说，我认为我们只是了解了3D基因组如何影响人类健康的皮毛。我们相信，今天在癌症、免疫学和神经科学等领域进行的基础研究，有一天将使新的诊断工具和方法的发展成为可能。
安东尼·施密特博士接受了科技网络科学作家莎拉·惠兰的采访。188金宝搏备用
