《Cell Reports》機器學習結合高通量顯微鏡 視覺化DNA修復過程

2022/01/01
《Cell Reports》機器學習結合高通量顯微鏡 視覺化DNA修復過程
西班牙國家癌症研究中心(Spanish National Cancer Research Centre, CNIO)和美國麻省總醫院(Massachusetts General Hospital, M
西班牙國家癌症研究中心(Spanish National Cancer Research Centre, CNIO)和美國麻省總醫院(Massachusetts General Hospital, MGH)研究團隊,開發了包括機器學習和高通量顯微鏡在內的新方法,能詳細視覺化DNA的修復過程,並找到9種新的修復蛋白。該研究成果可能有助於發展新的癌症療法,研究12月28日發表於《Cell Reports》。

當DNA損傷時,細胞須動態地調節染色質,使DNA斷裂處顯露出來,讓DNA損傷反應(DNA damage response, DDR)因子參與DNA的修復。研究者表示,過去鑑定重要的DDR因子,是依賴「功能喪失」(loss-of-function)的方式篩選,缺乏強大的高通量系統來研究DNA修復。

本篇研究中,研究團隊開發了兩個高通量系統,使其能研究DNA修復動力學,以及DNA雙股斷裂時招募的DDR因子。

CNIO代謝和細胞訊號小組成員Bárbara Martínez解釋說,一旦出現DNA損傷,例如 DNA雙股斷裂,細胞就會活化DDR機制,就像在呼叫「緊急服務」。

在CNIO共軛焦顯微鏡部門所設計的機器學習分析方法的幫助下,研究人員使用高通量顯微鏡,觀察誘導基因損傷後細胞的數千張影像。其中,他們將300多種不同的蛋白質引入細胞,並在實驗中評估它們是否會隨著時間的推移干擾DNA修復。使用這項技術,使他們發現了9種參與DNA修復的新蛋白質。

該新方法允許研究人員能夠研究DNA修復並對其進行操作。Martinez表示,我們的優勢是,這兩個系統都非常通用,可用於發現影響DNA修復的新基因或化合物。我們透過可以直接視覺化DNA修復的技術,在最短的時間內評估了數百種蛋白質。

「透過瞭解DNA損傷是如何發生和如何修復,我們將更瞭解癌症如何發展以及如何對抗它。在DNA修復方面的任何新發現,都將有助於開發更好的癌症療法,同時保護我們的健康細胞。」Martínez補充。

參考資料:
https://www.genengnews.com/topics/cancer/dna-repair-visualized-in-detail-by-new-approach/
論文:https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)01676-4

(編譯/劉馨香)