Proteus是希臘神話中的海神，可以改變自己的形狀，以改善自己的命運。患有以他的名字命名的綜合癥的人并不那么幸運，他們的困境的原因一直是神秘的，因為這種疾病可能使人衰弱。這是一種奇怪的遺傳疾病，從未遺傳過; 每個人似乎都有一個新的突變。此外，遺傳缺陷僅在一些患者的細胞中發(fā)現(xiàn)，而其他組織在遺傳上正常且健康，遺傳學家稱之為鑲嵌現(xiàn)象。

然而，NHGRI的基因組月度進展選擇提供了答案 - 而且令人震驚：變形蟲綜合癥是由人類基因組中30億個堿基對中單個堿基對的自發(fā)變化引起的，這些堿基對發(fā)生在單個細胞中。發(fā)育胚胎。疾病的嚴重程度 - 患者之間差異很大 - 取決于胚胎發(fā)育期間何時發(fā)生突變以及在哪個細胞中。

“值得注意的是，每個患者都有完全相同的突變，”NHGRI遺傳疾病研究處主任，該研究的高級研究員，Leslie Biesecker在2011年7月27日發(fā)表的“新英格蘭醫(yī)學雜志 ”報道[nejm] .ORG。這種突變在普通人或正常組織中未見變形蟲，但它確實在某些類型的腫瘤中發(fā)生，作為驅(qū)動癌癥特征的細胞生長的第二突變。

盡管具有突變的嬰兒在出生時看起來是正常的，但是該綜合征導致受影響個體的身體部分變得越來越大，扭曲形狀和正常運作的能力。患者的癥狀范圍從手指上的微小過度生長到有時需要截肢的大量肢體過度生長，Biesecker博士說，他一直在尋找這種病癥超過十五年。也許最極端的受害者，可能是最著名的，可能是19世紀的英國人約瑟夫·梅里克。他獲得了名人，因為他廣泛的過度生長畸形使他在人類新奇的展覽中被展示為象人，后來在舞臺和電影中慶祝。研究人員希望測試Merrick骨骼中的DNA，這些骨骼已保存在皇家倫敦醫(yī)院的博物館中。

該解決方案需要美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的兩個獨特功能：Biesecker博士可以在NIH臨床中心治療Proteus患者，這是一家獨特的研究醫(yī)院，其中組織過度生長的外科手術(shù)管理允許NIH創(chuàng)建一個Proteus樣本組織庫用于分析。隨著基因組測序技術(shù)的進步，Biesecker博士與NIH內(nèi)部測序中心的合作者一起進行全基因組測序，這是一種通過比較Proteus序列與正常基因組來分析基因組中所有蛋白質(zhì)編碼部分的技術(shù)。

結(jié)果：美國國立衛(wèi)生研究院和其他合作者發(fā)現(xiàn)，一種名為AKT1的基因中的單堿基對變化是導致這種疾病的原因。

相比之下，其他遺傳性疾病可以由單個基因的突變引起，但在不同患者中看到的單個基因內(nèi)可能有數(shù)百個不同的突變，它們通常會導致相同的情況; 例如，囊性纖維化總是由稱為CTFR的基因突變引起，但自1989年以來已發(fā)現(xiàn)超過900種不同的CTFR突變。

DNA測序領(lǐng)域的快速發(fā)展使得這樣的發(fā)現(xiàn)成為可能，并且在這方面有一些著名的出版物，一個在七月，一個在六月。

7月出版的“ 自然 ”雜志描述了新的Ion Torrent測序平臺來自Life Technologies(加利福尼亞州卡爾斯巴德)的[nature.com]，與其他目前可用的測序平臺不同，它非常新穎，因為它不涉及使用光來檢測DNA。相反，Ion Torrent使用半導體來檢測測序反應過程中釋放的氫離子。Ion Torrent團隊計劃利用半導體的特性及其可擴展性。這種可擴展性使得計算機芯片變得越來越小，同時變得越來越強大，導致計算能力大約每兩年以相同的成本翻倍，這一特征被稱為“摩爾定律”，僅次于戈登摩爾是芯片制造商英特爾(加利福尼亞州圣克拉拉)的聯(lián)合創(chuàng)始人之一。在一個很好的公關(guān)活動中，

從6月份開始的第二次測序開發(fā)包含了哈佛大學謝尼小組的DNA測序領(lǐng)域令人興奮的發(fā)展，發(fā)表在Nature Methods [nature.com] 期刊上。他們的工作結(jié)合了兩種不同測序方法的優(yōu)勢，并有可能實現(xiàn)更快，更便宜的DNA測序。

今天的大多數(shù)測序方法涉及所謂的合成測序; 使用DNA聚合酶復制DNA鏈，并且在制備拷貝時，測序者記錄沿著鏈的每個位置添加四個核苷酸(A，C，T或G)中的哪一個。檢測通常以兩種方式之一進行：焦磷酸測序或基于熒光的測定。

每種檢測策略都有其優(yōu)點和缺點。焦磷酸測序涉及依次將每種堿(A，C，T和G)一次一個地添加到反應混合物中。如果添加的堿基(假設(shè)它是A)被摻入到正在生長的DNA鏈中，則檢測到核苷酸中焦磷酸鹽的釋放，并記錄該字母對序列的添加。(傳統(tǒng)的焦磷酸測序使用生物發(fā)光酶，在檢測焦磷酸鹽時發(fā)出光，但在Ion Torrent的情況下，半導體檢測氫離子的釋放并且不使用任何基于光的檢測)。然后洗掉過量的As，并依次用下一個核苷酸重復該過程(例如，Cs，然后是Ts，最后是Gs)。比色測序使用未修飾的DNA堿基，但信號輸出低于基于熒光的方法，

另一方面，基于熒光的測序更靈敏(由于那些更亮的熒光分子)，使用更少的DNA模板，并提供更高的通量，但反應時間更長，合成中使用的核苷酸堿基必須是經(jīng)過特殊修改，每個都附著一個熒光分子，當堿基結(jié)合到生長中的DNA鏈中時，它們被釋放出來(每個不同的堿基都有不同的顏色，因此機器可以檢測出As，Ts，Cs和Gs之間的差異)。

謝博士的方法涉及特殊修飾的核苷酸，稱為末端磷酸標記的熒光核苷酸(TPLFN)。TPLNF對磷酸鹽分子具有熒光添加作用，但即使磷酸鹽從核苷酸中釋放出來(因為它被摻入到正在生長的DNA鏈中)，熒光仍保持無活性，直到其他酶激活它，發(fā)出光信號即可。檢測。

哈佛策略的另一個聰明部分是每個反應都在一個稱為微孔的微小腔室中進行，其中許多腔體嵌入稱為聚二甲基硅氧烷的薄板中。它位于數(shù)碼相機上方的顯微鏡載玻片上，并由普通顯微鏡載玻片蓋玻片覆蓋?？梢灾貜痛蜷_微孔，然后重新密封以將每個堿基串聯(lián)。由于它可以被密封，它可以很好地保持每個單獨的反應，這解決了如果加入堿和焦磷酸鹽釋放的定位光信號的問題，相機檢測到。然后打開載玻片，洗滌并用下一個堿重復該過程。由于每個反應室都被密封直至其被洗滌，因此任何熒光都定位于該室，因此不需要連續(xù)監(jiān)測每個微孔。并且由于僅需要檢測一種顏色，因此數(shù)字成像檢測不必像能夠檢測四種顏色那樣復雜或昂貴。與Life Technologies的Ion Torrent不同，謝博士的技術(shù)尚未商業(yè)化。

NHGRI的技術(shù)開發(fā)計劃鼓勵研究人員開發(fā)和測試許多不同的DNA序列。除了上述方法之外，正在探索的其他方法包括使用電子顯微鏡和重金屬離子來“看到”DNA，以及根據(jù)哪種核苷酸通過它們來記錄不同電流的納米孔。每種不同的測序方法都會有它本身的優(yōu)點和缺點，但DNA測序也有許多不同的應用，所以這絕對是一個更好的情況。