Base Genomics: A novel method for single-step, ultra-sensitive, combined DNA methylation and mutation detection of cancer from liquid biopsies using WGS

基础基因组学:一种使用 WGS 对液体活检中的癌症进行单步、超灵敏、组合 DNA 甲基化和突变检测的新方法

基本信息

  • 批准号:
    49382
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 66.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2020 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The 100,000 Genome Project and other similar efforts have clearly demonstrated that many disease processes including cancer, are caused by acquired changes in the genetic material of tissue called DNA. There are many different types of DNA changes such as "DNA mutations" and "DNA methylation". However, none of the currently available sequencing methods reliably detects all of these DNA changes at any one time in the same experiment. The combined and simultaneous identification of acquired DNA mutations together with DNA methylation from the same tissue is therefore considered as the "holy grail" of cancer diagnostics and academic research.Existing methods to detect DNA methylation such as a method called "bisulfite sequencing (BS)" destroy most of the DNA. It means that these methods are not very sensitive, results remain often uncertain and the sequencing process is very expensive. Importantly, it also means that these methods require more DNA as starting material which is often difficult to obtain, especially from clinical tissue that comes from small cancer biopsies. This is a particular challenge for the analysis of so called "liquid biopsies" that are obtained from a simple blood draw and that contain small amounts of circulating tumour DNA. Liquid biopsies are a non-invasive method that might be used in future to diagnose cancer much earlier and also to monitor whether patients with cancer respond to therapy as -contrary to cancer tissue biopsies- liquid biopsies can be repeated easily many times.Base Genomics have developed a completely novel method called "TAPS" that simultaneously detects DNA mutations and DNA methylation, does not destroy DNA and that therefore allows sensitive detection of acquired DNA changes in a single sequencing experiments from low amounts of DNA. Compared to existing methods, TAPS also provides more precise results at lower sequencing costs.Here, we will make use of samples and WGS data from the Genomics England Cancer Pilot. In the first set of experiments, we specifically compare TAPS to existing methods using liquid biopsies from patients with early stage cancer to test whether TAPS is superior in detecting both DNA mutations and DNA methylation changes from liquid biopsies that are specific to cancer tissue. If this is the case, we will go on to test in a larger cohort, whether TAPS can correctly identify patients with cancer from liquid biopsies.Together, these experiments will demonstrate TAPS as a highly promising tool for academic research and clinical cancer diagnostics.
10万基因组计划和其他类似的努力已经清楚地表明,包括癌症在内的许多疾病过程是由称为DNA的组织遗传物质的后天变化引起的。有许多不同类型的DNA变化,如“DNA突变”和“DNA甲基化”。然而,目前可用的测序方法都不能在同一实验中的任何一个时间可靠地检测所有这些DNA变化。因此,将获得性DNA突变与来自同一组织的DNA甲基化一起进行联合和同时鉴定被认为是癌症诊断和学术研究的“圣杯”。现有的检测DNA甲基化的方法,如称为“亚硫酸氢盐测序(BS)”的方法,会破坏大部分DNA。这意味着这些方法不是很灵敏,结果往往不确定,测序过程非常昂贵。重要的是,这也意味着这些方法需要更多的DNA作为起始材料,这通常很难获得,特别是从来自小型癌症活检的临床组织中获得。这对于分析所谓的“液体活检”是一个特别的挑战,所述液体活检是从简单的抽血中获得的并且含有少量的循环肿瘤DNA。液体活检是一种非侵入性的方法,未来可能会用于更早地诊断癌症,并监测癌症患者是否对治疗有反应-与癌症组织活检相反-液体活检可以轻松重复多次。Base Genomics开发了一种称为“TAPS”的全新方法,可以同时检测DNA突变和DNA甲基化,不破坏DNA,因此允许在单个测序实验中从少量DNA灵敏地检测获得的DNA变化。与现有的方法相比,TAPS还可以以更低的测序成本提供更精确的结果。在这里,我们将使用来自基因组学英格兰癌症试点的样本和WGS数据。在第一组实验中,我们特别将TAPS与使用来自早期癌症患者的液体活检的现有方法进行比较,以测试TAPS是否在检测来自对癌症组织特异性的液体活检的DNA突变和DNA甲基化变化方面具有上级优势。如果是这样的话,我们将继续在更大的队列中测试TAPS是否可以从液体活检中正确识别癌症患者。这些实验将共同证明TAPS作为学术研究和临床癌症诊断的一种非常有前途的工具。

项目成果

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