乳腺癌基因组转录组变化的启示

乳腺癌基因组转录组变化的启示刘毅2010年1月14日32届圣安东尼奥乳腺癌大会（SABCS）SABCS是国际上最为权威的有关乳腺癌的学术会议之一自1978年首届年会至今一直享有广泛盛誉AdrianV.Lee,Ph.D.BaylorCollegeofMedicineAdvancesin20091、HormonesandReceptors2、Genetics/Genomics3、PI3K/PTEN4、ExtracellularMatrix5、CancerstemcellsGenetics/Genomics新一代测序技术ER-阳性-转移性小叶乳腺癌患者全基因组测序对比原发灶（9年前）和转移灶的基因组和转录组转移灶共32个突变，其中5个在原发灶高频发，6个低频发另有19个未在原发灶中发现，2个情况不明人类基因组计划产生的背景如果我们想更多地了解肿瘤，我们从现在起必须关注细胞的基因组。……人类肿瘤研究将因对DNA的详细知识而得到巨大推动。——Aturningpointincancerresearch:sequencingthehumangenome.Science.1986:231(4732):1055-6RenatoDulbecco肿瘤病毒与遗传物质相互关系1975年诺内尔医学和生理学奖WatsonandCrickDNA双螺旋结构1962年诺贝尔医学和生理学奖人类基因组计划（HGP）1990年正式启动，价值30亿美元，多个国家参与人类30亿个碱基对的测序，解开编码基因的密码，绘制人类基因谱图有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源最终完成：2006年1号染色体150名科学家十年《Nature》第一代DNA测序技术——NatBiotechnol.2008；26（10）：1135-1145Sanger测序法可靠、准确，可以产生长的读长（1000bp），但是速度相当慢16年，1个人类基因组，显然不是理想的速度，我们需要更高通量的测序平台美国X大奖基金会:基因组ArchonX大奖（2006）XPRIZE：一千万美元奖励给首先完成某个特定任务的民间团队该任务由X大奖基金会设立，对人类生活可能产生巨大的影响覆盖率不小于98%误差不大于1/10000bp新一代测序技术的代表GenomeSequencerFLXSystemGenomeAnalyzerIIxSolexaAgencourtPersonalGenomicsSOLiD™3PlusSystem如何大量、并行的处理多个DNA片段？1.5亿1.2亿6亿罗氏：GSFLXSystem检测流程①样品输入并片段化→②文库制备→③一个DNA片段＝一个磁珠→④乳液PCR扩增→⑤一个磁珠＝一条读长→⑥数据分析罗氏：GSFLXSystem突出特点：超长读长＆分析工具易用每轮测序产生100万个读长片段每个读长达400bp，准确率99%每轮运行能获得4-6亿个碱基对，耗时10小时2年时间，花费不到100万美元，完成了第一份个人基因组图谱（Watson）论文发表情况2005年底推出，截至2008年9月，已发表篇高质量论文250多篇其中Nature20篇、Science13篇、Cell6篇、GenomeResearch20篇、PNAS24篇Illumina：GenomeAnalyzerIIx检测流程：文库制备→产生DNA簇→边合成边测序→数据分析Illumina：GenomeAnalyzerIIx突出特点：性价比高（市场占有率最高）①可扩展的超高通量：单次运行可得＞20GB的数据，将来有望达95GB②需要样品量少：样品量低至100ng③新颖的测序化学技术：四个碱基自然竞争，减少误差，准确性高④简单、快速、自动化：最小的实验室也能进行大规模的实验。⑤性价比高：售价约45万美元，每轮运行费3000-4000美元论文发表情况第一例亚洲人、第一例癌症患者、第一例非洲人图谱，均为《Nature》文章ABI：SOLiD™3PlusSystemABI：SOLiD™3PlusSystemABI：SOLiD™3PlusSystem性能超群①无与伦比的通量：单次运行能产生50GB的人基因组序列数据，相当于基因组的17倍覆盖度（通量是进一步降低基因组测序费用的关键）②系统可扩展性：无需对基础技术和配置做重大改变即可使平台轻松升级到更高的通量（开放式玻片形式、微珠富集、以及软件算法的结合）③最大的灵活性：两个独立的流动室，玻片也能分成1个、4个或8个小室，外加20个条形码序列，最多可同时运行320个样品（2×8×20）④准确度最高：双碱基编码技术，提供内在的校对功能，强大的分析软件用途广泛，密切联系临床①强大的全基因组表达图谱分析功能：痕量、已知或未知RNA（优于芯片）②其他：发现和筛选小分子RNA，SNP分析，甲基化分析……研究在刺激下或环境变化时的生物反应，以便更好地了解病变细胞的特性新一代测序技术的对比GenomeSequencerFLXSystemGenomeAnalyzerIIxSOLiD™3PlusSystem超长读长、分析工具易用适合分析长序列性价比最高，自动化读长最短，通量中等通量最大、最为准确临床结合最为紧密乳腺癌基因组转录组变化的启示1、第一份乳腺癌基因组：单个核苷酸突变的不均一性可能是低级或中级原发乳腺癌的特征；随着疾病的进展，突变的状态也会相应发展。2、不久的将来，个人基因组常规测序将成为可能，通过了解患者的基因组，就有可能从根本上了解个体之间的易感性以及对疾病治疗应答的差异，最终实现个性化医疗3、不同的基因组个体对应怎样的治疗策略还有待临床和基础研究人员的共同努力，任重道远但是前景光明！计算机的发展历程第一台电子计算机ENIAC1946年2月14日问世重达30吨，占地160平方米，耗资45万美元每秒只能运行5千次加法运算个人笔记本电脑谢谢！