Multimodal iterative sequencing of cancer genomes and single tumor cells

癌症基因组和单个肿瘤细胞的多模式迭代测序

• 批准号: 10112576
• 负责人: Hanlee P Ji
• 金额: $ 36.6万
• 依托单位: STANFORD UNIVERSITY
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2021-03-03 至 2024-02-29
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10112576
• 关键词: Address; Alleles; Alternative Splicing; Bar Codes; Biological Assay; Biological Models; Biopsy; Biopsy Specimen; Blood Cells; Cancer Patient; Cancer cell line; Cells; Cellularity; Clinical; Clinical Research; Consumption; DNA; DNA Resequencing; DNA Sequence Alteration; Data; Data Set; Development; Diagnostic tests; Epigenetic Process; Event; Gene Expression; Gene Fusion; Genes; Genetic; Genomics; Goals; Gold; Libraries; Lymphocyte; Malignant Neoplasms; Measures; Methods; Minor; Modality; Molecular; Molecular Analysis; Nucleic Acids; Patients; Performance; Polymerase; Precision therapeutics; Primary Neoplasm; Primer Extension; Protein Isoforms; RNA; Reaction; Research Personnel; Residual Tumors; Resources; Sampling; Solid; Source; Technology; Testing; Time; Tissue Sample; Tissues; Transcript; Validation; Variant; anticancer research; base; biomarker identification; cancer cell; cancer diagnosis; cancer genome; cancer genomics; cell free DNA; clinical material; epigenetic marker; experimental analysis; experimental study; genetic variant; genome sequencing; genomic aberrations; genomic biomarker; improved; individual patient; interest; multimodality; neoplastic cell; novel; novel diagnostics; novel therapeutics; outcome prediction; preservation; programs; research study; single cell analysis; targeted treatment; therapy outcome; therapy resistant; transcriptome; transcriptome sequencing; transcriptomics; translational cancer research; tumor; tumor DNA; variant detection

ABSTRACT  Genome  sequencing  technology  has  been  transformative  in  the  analysis  of  cancer.    From  genomic,  transcriptomic, and epigenetic data, researchers are making new discoveries about the mechanisms of cancer  development that  are  leading  to new  therapies and diagnostic  tests.   Accelerating  these  discoveries, genomic  analysis is being applied to a wide variety of analytes such as cell-­free DNA and single cells from tissue biopsies.   However,  given  the  increasing  range  of available  genomic  sequencing  assays  available  for  cancer  genomic  studies,  a  major  challenge  comes  from  the  limited  amounts  of  clinical  tumor  samples.    Tissue  biopsies  and  samples oftentimes provide a small amount of genomic analyte.  As a result, only one or two genomic sequencing  experiments can be performed, which leads to a less than complete picture of features of a patient tumor.    To address this issue, we developed and validated a technology called APEX – this sequencing technology  enables repeated use of the same  nucleic acid analytes derived from a variety of clinical samples relevant for  cancer translational research and clinical studies.  As a result, researchers have the opportunity to conduct many  types  of  genomic  analyses  on  the  same  sample  and  genomic  material.    APEX  technology  is  based  on  the  covalent  attachment  of  nucleic  acid  analytes  to  a  solid  support,  so  that  the  original  genomic  material  is  permanently retained, can be subject to a variety of sequencing assays and  as a result, can be analyzed through  many iterations.  The use of multiple iterations also offers an opportunity to improve the delineations of critical  genomic aberrations that occur in only a small fraction of the tumor cells.  We propose the development of APEX  for  integrated  multi-­modal  and  iterative  genomic  analyses  of  primary  cancer  biopsies  and  cell  free  DNA  from  patients.  Aim 1 focuses on cell-­free DNA analytes, and Aim 2 focuses on single-­cell transcriptome sequencing.    Overall,  our  proposed  APEX  technology  will  broadly  impact  the  field  of  translational  cancer  research  by  providing a new platform whereby clinical samples can be used as a renewable resource for subsequent genomic  sequencing.    It  removes  constraints  afforded  by  limited  amounts of  tissue  samples  from  translational  clinical  studies.  With these improvements, APEX will improve the assessment of somatic genomic alterations in cancer  cells,  integration  of  multi-­modal  sequencing technologies, and  offer personalized  molecular  analyses  for  each  cancer patient.

摘要： 基因组测序和技术一直是癌症研究分析领域的变革性技术。来自基因组的研究。 转录学、基因组学和表观遗传学数据表明，研究人员正在就癌症的主要机制做出新的新发现。 他们正在开发新的药物疗法和诊断药物测试。他们正在加速这些新的发现，包括基因组学。 分析技术正被广泛应用于各种生物分析物，例如从组织和活检组织中提取的无细胞DNA分析和单个细胞分析。 然而，鉴于可用基因组DNA测序方法的范围越来越广，可用于癌症的基因组测序和分析方法也越来越多。 研究表明，一个重大的挑战来自于临床和肿瘤组织样本的数量有限。组织和组织活检。 样本往往会提供极少量的基因组DNA分析物。结果，只有一两个基因组DNA测序。 实验是不能进行的，这将导致我们看到的是一个不到一张完整的肿瘤患者面部特征的照片。 为了更好地解决这个问题，我们开发了新技术，并验证了一种名为AAPEX的新技术-这是一种新的测序技术。 允许重复使用从各种临床样本中提取的相同的核酸和分析物，以及用于检测的相关样本。 癌症是一项转化性的研究，也是一项临床研究。因此，研究人员已经抓住了开展许多研究的机会。 基因组DNA分析的类型取决于相同的样本和基因组DNA材料。AAPEX基因技术分析是基于这一技术的。 核酸和分析物的共价连接提供了一个坚实的载体，从而使我们获得了最原始的基因组DNA材料。 如果永久保留，则可以接受各种不同的DNA测序和分析方法，因此，无法通过电子邮件进行分析。 许多关键的迭代。除了多个关键迭代的有效使用之外，还提供了一个新的机会来进一步改进关键数据的定义。 基因组异常是指只有一小部分人的肿瘤细胞发生基因组异常。我们建议对APEX的未来发展趋势进行研究。 对于综合的、多模式的检测和迭代的基因组DNA分析，包括对原发性癌症活检的分析，以及对细胞的DNA分析。 患者。他们的目标1专注于无细胞DNA组和分析物，他们的目标2专注于单细胞DNA转录组和测序。 总体而言，我们提议的APEX技术体系将广泛影响全球翻译和癌症研究领域的发展。 提供了一种全新的基因组学平台，通过该平台，临床样本可以被用作后续基因组学研究的一种可再生的生物资源库。 测序。它消除了从翻译和临床研究中提取的有限数量的组织样本所带来的限制。 研究。有了这些改进，APEX将进一步改善癌症患者的体细胞和基因组改变的评估指标。 Cells是多种模式DNA测序技术的集成企业，它们和各自提供了个性化的生物分子DNA分析工具。 癌症患者。