5月30日，美國威爾康乃爾醫學院(Weill Cornell Medicine)、紐約基因體中心(New York Genome Center)的科學家，攜手英國第三代定序業者Oxford Nanopore Technology，在《Nature Biotechnology》上發表基因體分析最新成果。
 
他們透過基因體陣列分析和電腦演算法，開發出一種能夠更大規模研究人類基因體立體結構、了解基因體如何摺疊的方法，有助於研究基因體編碼如何影響到細胞身分(cell identity)，甚至是癌細胞的生長和擴張。
 
本研究資深作者、威爾康乃爾醫學院副教授Marcin Imieliński表示，了解基因體的三維結構及DNA調控元件，能夠幫助科學家更好的了解基因體如何運作，特別是基因體如何編碼出不同的細胞身分，例如肝細胞、肺細胞或是上皮細胞。不過，過去科學家研究基因體結構的方法，仍存在一些重大限制。
 
例如，過去研究基因體三維結構的技術，限縮在研究兩個基因座位點(loci)之間交互作用的頻度，科學家已經藉由這種方式，聚焦在基因體中的啟動子(promoters)或加強子(enhancers)，了解它們如何透過位點之間的互動，影響基因表現的程度。
 
不過，Imieliński表示，透過這種研究方式，依然無法充分了解基因體的折疊模式如何和特定的細胞身分產生關聯。因此，他帶領研究團隊，將能夠從DNA和蛋白質分析出三維基因體結構的「染色體結構捕捉技術」(Chromosome Conformation Capture, 又稱為Hi-C)工具，改造成能夠執行奈米孔定序，高通量、連續性地定序長片段DNA的「Pore-C」，讓科學家能夠觀察數以千萬計的三維位點組。
 
此外，他們也開發了統計學方法，能夠根據哪些位點組合會影響基因表現，找出哪些位點組合特別重要。Imieliński表示，許多基因體上的三維交互作用其實不重要，這項分析方法能幫助科學家優先決定更可能影響基因體功能的位點交互作用。例如在這項研究中，他們找到和細胞身分最顯著的協同反應DNA元件組。
 
研究團隊表示，接下來他們將會藉由這項新工具，繼續探索細胞身分的種種面向，會和基因體中哪些特定的遺傳組成元件相關。此外，透過這項新的技術，也可以幫忙科學家了解幹細胞如何分化成不同的細胞種類。
 
甚至，透過這項技術，科學家將能夠更好的了解癌症細胞的異常之處，幫助了解癌症細胞基因體如何重組、這些重組又如何驅動細胞身分改變，讓癌症快速成長和擴張。
 
參考資料：
https://news.weill.cornell.edu/news/2022/06/new-technology-helps-reveal-inner-workings-of-human-genome
 
(編譯 / 吳培安)