細胞外源基因是指透過基因工程技術,由外部人工導入細胞內的一段特定 DNA 序列,其核心目的在於讓宿主細胞表現原本不具備、或表現量嚴重不足的特定功能性蛋白質。然而,這種外源基因的導入技術在臨床應用上並非完美無缺。當外源基因隨機插入細胞基因組時,可能會破壞原本的基因結構並引發突變。如果它不幸插入在致癌基因 (oncogene)附近,極可能意外激活該基因;若插在抑制癌症基因內,則會使其失去功能,兩者皆會導致細胞發生惡性病變。這也是為什麼在目前的臨床基因治療與細胞藥物開發中,科學家必須高度重視外源基因插入位點 (Insertion Sites)的數據分析,以評估其安全性。
為了精確追蹤插入位置,科學家普遍使用次世代定序 (NGS)技術。先定序產出海量的數據,再透過生物資訊軟體去除接頭序列 (Adapter),以消除背景雜訊並確保數據的準確度。接著,分析流程會進入關鍵的篩選機制:識別出同時包含載體骨架 (Vector backbone)或外源基因特異性片段的序列 (圖一)。這一步驟至關重要,因為序列片段中必須包含這段已知的外源序列,才能證實該序列確實來自外源序列的融合片段,而非基因組隨機污染或人為操作的假陽性訊號。
確認外源基因片段後,分析軟體會將序列中的載體與外源基因序列切除,僅保留相連的宿主細胞基因組片段。最後,系統性分析這段銜接序列並比對參考基因組,利用 BWA、Bowtie2或 Minimap2等比對方法,將其映射回宿主基因組中,藉此精確鎖定外源基因插入的染色體座標。醫療團隊與科學家便能透過這些精準的染色體座標,評估該位點是否位於敏感區域,進而嚴格判定外源基因的隨機隨入是否會引發細胞病變或致癌風險。
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