肺腺癌是肺癌的一種,由於早期徵兆不明顯,又被稱為「安靜」的癌症。然而,患者出現明顯症狀時,往往診斷出來時已經是三、四期,而且移轉速度快,患者的五年生存率亦明顯低於其他主要癌症類型,故肺腺癌多年來一直高居於香港癌症致死個案榜上。
肺腺癌的發病成因複雜,很多研究表明RNA轉錄組的變動對癌症的發展有明顯影響,惟過去受限於科技技術,科學家尚未能充份了解當中機制,當中一個障礙點是難以識別大部份低豐度全長 RNA 轉錄本。日前香港中文大學生命科學學院副教授陳廷峰博士的研究團隊發表科研成果,開發了一種新RNA計算方法LAFITE (Low-abundance Aware Full-length Isoform clusTEr),成功在肺腺癌細胞系中識別出數千個現有技術無法捕獲的低豐度全長 RNA 轉錄本,並從肺腺癌驅動基因中,識別出一種與促進癌細胞轉移、患者存活率相關的稀有RNA轉錄本亞型,有助科學界了解肺癌形成、轉移和進展的潛在機制。詳情已發表於國際權威期刊《Advanced Science》。
陳廷峰博士。(圖片來源:香港中文大學)
低豐度RNA轉錄本是甚麼?
生物體中的不同組織會共享相同的基因組,但它們在轉錄組方面存在顯著差異。過往研究表明,大多數轉錄本的表達處於低豐度(即低水平位置),而它們在各種生物過程中具重要調節作用,包括代謝過程和癌症形成等。
有關DNA及RNA測序技術
DNA及RNA測序技術應用面甚廣,其中一項為附助判定癌症治療方案。腫瘤內不同細胞基因和分子構造(或稱細胞異變質性)會影響癌症的病理,亦會影響腫瘤會否產生耐藥性能力,故在決定癌症治療方案前,醫者會先透過DNA或RNA測序以掌握更多線索。DNA測序是指分析特定DNA片段的鹼基序列,也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)與鳥嘌呤(G)的排列方式。
具潛力應用於研究其他癌症
RNA測序是一種廣泛應用於生物學和臨床研究的短讀測序技術,方法是將RNA分子打碎後大量複製,再排序重組成更大的轉錄本。然而,RNA分子會傾向大量複製活躍的短RNA轉錄本令其易於捕獲,結果低豐度的全長RNA轉錄本因數量比例相對小而難以捕獲,因此RNA測序不擅於識別低豐度的全長轉錄本。RNA測序的另一限制是無法檢測單個轉錄本亞型,所以過往科學家大多研究轉錄組的基因水平,而非轉錄本水平,令大量低豐度的轉錄本未被發現。
目前第三代測序技術「Oxford Nanopore Technologies」可以捕獲天然 RNA 轉錄本,在識別低豐度的全長RNA轉錄本方面較為優勝,然而其產生的Nanopore DRS數據雜亂、內在錯誤多,容易影響數據的準確性。因此,陳廷峰博士的團隊開發了 LAFITE,一個充分運用Nanopore DRS數據進行轉錄本測序的新計算方法。它對低豐度的RNA 轉錄本具高靈敏度,可捕獲全長轉錄本,與同類計算方法相比,表現更為優秀。
陳廷峰博士表示﹕「LAFITE能識別高及低表達水平的轉錄本,為科學界提供了評估基因功能的新方案,亦證明了從轉錄本水平層面研究轉錄組學的重要性。」
團隊利用 LAFITE 研究了四種肺腺癌細胞系的Nanopore DRS 數據,成功從癌驅動基因AKT1中識別出一個新型低豐度的全長 RNA 轉錄本亞型,並證明它與促進癌細胞轉移和患者存活率有關。(圖片來源:香港中文大學)
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