融合基因(Fusion)主要檢測(cè)方法

一、融合基因定義

融合基因:是指兩個(gè)基因的全部或一部分的序列相互融合為一個(gè)新的基因的過程。其有可能是染色體易位、中間缺失或染色體倒置所致的結(jié)果。

基因融合是由原本兩個(gè)獨(dú)立的基因形成的雜合基因,一般發(fā)生在基因組層面,根據(jù)融合斷點(diǎn)位置的不同,有些基因融合會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)錄有些則不發(fā)生轉(zhuǎn)錄,除了基因組上會(huì)發(fā)生融合外,在轉(zhuǎn)錄本層面也會(huì)發(fā)生基因融合現(xiàn)象;當(dāng)然需要補(bǔ)充的是有一些基因會(huì)和基因間區(qū)發(fā)生融合,理論上基因間區(qū)斷點(diǎn)融合不太可能起作用,但是已有研究發(fā)現(xiàn)基因間區(qū)斷點(diǎn)融合是可能被激活的。

融合基因產(chǎn)生機(jī)制

二、基因融合檢測(cè)技術(shù)

目前常見的基因融合檢測(cè)分子病理檢測(cè)方法包括:熒光原位雜交(FISH)、逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT-PCR)、免疫組織化學(xué)(IHC)、二代測(cè)序技術(shù)(NGS)等。其他技術(shù)平臺(tái),如數(shù)字PCR、Nanostring 等也逐漸成熟,有待進(jìn)入臨床應(yīng)用積累更多的臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.1? FISH(熒光標(biāo)記原位雜交)

熒光原位雜交技術(shù)(FISH):FISH檢測(cè)是利用熒光基團(tuán)標(biāo)記DNA探針,再將標(biāo)記的DNA探針與樣本DNA進(jìn)行原位雜交,最后在熒光顯微鏡下對(duì)熒光信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),以此作為診斷的依據(jù)。探針是FISH檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。FISH檢測(cè)的準(zhǔn)確性來源于探針的設(shè)計(jì)。FISH能否應(yīng)用于某一領(lǐng)域也取決于是否具有相應(yīng)的探針。用于FISH檢測(cè)的探針必須具備很高的特異性,能特異性地識(shí)別特定的基因或染色體上特定的片段。而且FISH的探針必須能經(jīng)受原位雜交的處理而不變性。熒光基團(tuán)的標(biāo)記也直接影響了檢測(cè)的靈敏度和原位雜交結(jié)果的檢測(cè)方式。目前使用最廣泛的是利用特殊熒光標(biāo)記的堿基通過模板合成出特異性強(qiáng)的熒光標(biāo)記的探針鏈。目前為止,F(xiàn)ISH技術(shù)已經(jīng)十分成熟,目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)全染色體,部分染色體的單標(biāo)記,以及染色體的多重標(biāo)記檢測(cè)。當(dāng)前為了增加FISH的準(zhǔn)確性,目前多采取多色標(biāo)記。目前檢測(cè)基因融合的FISH探針長(zhǎng)度一般在400 kb-5 Mb之間。

2.2? IHC(免疫組織化學(xué))

IHC基于蛋白層面檢測(cè)基因融合,利用抗原‐抗體特異性結(jié)合的原理,通過化學(xué)反應(yīng)使標(biāo)記抗體的顯色劑顯色來確定組織細(xì)胞內(nèi)抗原(多肽和蛋白質(zhì)),對(duì)其進(jìn)行定位、定性及相對(duì)定量的檢測(cè)技術(shù);

IHC與目前的現(xiàn)有分子檢測(cè)方法相比更經(jīng)濟(jì)、更快速,但是結(jié)果判讀時(shí)存在一定的主觀性,對(duì)弱陽(yáng)性結(jié)果的判斷需要進(jìn)一步用FISH等技術(shù)來驗(yàn)證。

2.3? RT-PCR(逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))

RT-PCR可以在RNA水平上高度敏感地檢測(cè)融合轉(zhuǎn)錄本,不過只能檢測(cè)一些已知的基因融合形式,無(wú)法檢測(cè)未知融合,這種方法受到 RNA 質(zhì)量的影響較大,所以有可能造成一些假陰性的結(jié)果。

qPCR

2.4??DNA or RNA 測(cè)序

合基因作為結(jié)構(gòu)變異(SV)的一種類型,采用DNA測(cè)序分析融合基因的策略主要包括:雙端序列配對(duì)法(pair-end method),該方法總體思路是首選將雙端序列比對(duì)到基因組上,然后評(píng)估雙端配對(duì)序列的距離和方向是否和建庫(kù)信息一致。

雙端序列配對(duì)法(pair-end method)

RNA測(cè)序檢測(cè)融合基因主要有兩種分析策略,(1) 基于序列比對(duì)的方法,尋找不一致序列(discordant pair reads)和覆蓋斷裂點(diǎn)的序列(junction/split reads)從而識(shí)別出融合事件。(2) 基于拼接比對(duì)的方法,首先組裝出新的轉(zhuǎn)錄本,然后比對(duì)到基因組,從而鑒定出與染色體重排一致的融合轉(zhuǎn)錄本。

RNA測(cè)序檢測(cè)融合基因

2.5? Nanostring

Nanostring技術(shù)是數(shù)字化基因分析系統(tǒng),是最新的多重基因定量檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)可直接檢測(cè)條形碼探針標(biāo)記的單個(gè)mRNA轉(zhuǎn)錄子,并通過數(shù)字計(jì)數(shù)進(jìn)行定量。它僅需100 ng的RNA即可對(duì)逾800個(gè)特異的mRNA轉(zhuǎn)錄子進(jìn)行準(zhǔn)確的定量。該方法除了檢測(cè)已知融合方式,還能發(fā)現(xiàn)未知融合方式。有文章報(bào)道NanoString和FISH檢測(cè)在檢測(cè)肺癌ALK、ROS、RET 基因融合方面一致性可高達(dá)100%。技術(shù)準(zhǔn)確性層面NanoString應(yīng)用于臨床檢測(cè)具有可行性。NanoString技術(shù)平臺(tái)自動(dòng)化程度非常高,通過機(jī)器就可以直接讀數(shù),并且單次反應(yīng)能夠同時(shí)檢測(cè)800多條序列,高通量檢測(cè)可以大大節(jié)約臨床標(biāo)本,針對(duì)單個(gè)基因的檢測(cè)成本也大大降低。但是目前國(guó)內(nèi)由于設(shè)備未能普及,另外還有融合探針的合成、試劑性能驗(yàn)證、NMPA 批準(zhǔn)等因素,短期內(nèi)應(yīng)用于臨床尚不現(xiàn)實(shí)。

NanoString實(shí)驗(yàn)過程
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