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.

抽象的  基因组测序技术为癌症分析带来了变革。    从基因组来看，  通过转录组和表观遗传数据，研究人员正在对癌症机制做出新的发现  正在导致新疗法和诊断测试的发展。   加速这些发现，基因组  分析适用于多种分析物，例如无细胞 DNA 和来自组织活检的单细胞。   然而，鉴于可用于癌症基因组的可用基因组测序测定的范围不断增加  研究中，一个主要挑战来自于临床肿瘤样本的数量有限。    组织活检和  样品通常提供少量的基因组分析物。  结果，只有一个或两个基因组测序  可以进行实验，这会导致对患者肿瘤特征的了解不完整。    为了解决这个问题，我们开发并验证了一种名为 APEX 的技术 - 这种测序技术  能够重复使用源自各种相关临床样品的相同核酸分析物  癌症转化研究和临床研究。  因此，研究人员有机会进行许多  对相同样本和基因组材料进行的基因组分析类型。    APEX 技术基于  将核酸分析物共价连接到固体支持物上，以便原始基因组材料是  永久保留，可以进行各种测序分析，结果可以通过以下方式进行分析  许多迭代。  多次迭代的使用还提供了改进关键点描述的机会  仅在一小部分肿瘤细胞中发生的基因组畸变。  我们建议开发 APEX  用于对原发性癌症活检和无细胞 DNA 进行综合多模式和迭代基因组分析  患者。  目标 1 专注于无细胞 DNA 分析，目标 2 专注于单细胞转录组测序。    总体而言，我们提出的 APEX 技术将广泛影响转化癌症研究领域  提供一个新的平台，临床样本可以作为后续基因组的可再生资源  测序。    它消除了转化临床中有限数量的组织样本所带来的限制  研究。  通过这些改进，APEX 将改进对癌症体细胞基因组改变的评估  细胞，整合多模式测序技术，并为每个细胞提供个性化的分子分析  癌症患者。