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 基因组测序技术在癌症分析中具有变革性。来自基因组， 转录组和表观遗传学数据，研究人员正在对癌症机制进行新的发现 导致新疗法和诊断测试的开发。加速这些发现，基因组 分析应用于多种分析物，例如无细胞的DNA和来自组织活检的单个细胞。 但是，鉴于可用于癌症基因组的可用基因组测序测定的增加范围 研究，一个主要挑战来自有限的临床肿瘤样本。组织活检和 接触的样本提供了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，从而导致患者肿瘤特征的完整图像。 为了解决这个问题，我们开发并验证了一种称为APEX的技术 - 该测序技术 能够重复使用从与 癌症翻译研究和临床研究。结果，研究人员有机会进行许多 同一样品和基因组材料的基因组分析类型。 Apex技术基于 核酸分析物与固体支持的共价附着，因此原始基因组材料是 永久保留，可以接受各种测序测定，因此可以通过 许多迭代。多次迭代的使用还提供了一个机会来改善关键的描述 仅在一小部分肿瘤细胞中发生的基因组像差。我们提出了顶点的发展 用于原代癌症活检和无细胞DNA的综合多模式和迭代基因组分析 患者。 AIM 1专注于无细胞DNA分析，AIM 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研究领域 提供一个新平台，临床样本可以用作可再生资源的后续基因组资源 测序。   它消除了来自翻译的临床的有限的组织样品所提供的限制 研究。通过这些改进，Apex将改善癌症体细胞基因组改变的评估 单元格，多模式测序技术的整合，并为每种分子提供个性化分析 癌症患者。