Фьюжн-гены, или гибридные/химерные гены, представляют собой результат объединения частей двух или более разных генов, которые экспрессируются как целое и могут служить матрицей для синтеза белка.
Эти гены часто выступают в качестве онкогенных драйверов. Например, ген EML4::ALK является важным маркером в диагностике и лечении немелкоклеточного рака лёгкого. Точная детекция фьюжн-генов имеет критическое значение для диагностики, подбора терапии и мониторинга лечения.
Ввиду высокой клинической значимости разработаны различные методы для выявления химерных генов и продуктов их экспрессии. Стандартные подходы, такие как FISH и ПЦР с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР), позволяют обнаружить только уже известные химерные продукты.
Для поиска фьюжн-генов всё чаще применяют методы секвенирования нового поколения (NGS). В качестве анализируемого материала используют как РНК, так и ДНК, но чаще предпочтение отдают РНК. Это объясняется тем, что анализ РНК выявляет только экспрессируемые фьюжны, которые могут играть ключевую роль в развитии и течении заболевания. Для детекции фьюжнов на уровне ДНК требуется секвенирование интронов целиком, так как точка разрыва, как правило, плавающая.
Детекция фьюжнов с помощью NGS основана на выявлении специфических особенностей в прочтениях:
🔹Сплит-прочтения (split reads) Это прочтения, которые перекрывают точку слияния генов, образуя фьюжн. Их наличие свидетельствует о химерном транскрипте в образце. Сплит-риды можно получить при амплификационном обогащении, если прямые праймеры в гене-партнёре отжигаются ближе к 3'-концу каждого экзона, а обратные — ближе к 5'-концу в онкогене. Это позволяет детектировать гибридные ампликоны, независимо от расположения точки разрыва.
🔹Спэннинг-прочтения (spanning reads) Это парные риды, которые выравниваются на разные гены: один — на первый, второй — на второй. Они не перекрывают точку разрыва, как сплит-прочтения. Однако такие прочтения невозможно получить при амплификационном обогащении генома
🔹5’/3’-дисбаланс Это ситуация, при которой уровень экспрессии участка мРНК ближе к 5'-концу значительно отличается от уровня экспрессии участка ближе к 3'-концу. Это может указывать на наличие фьюжна, но не определяет партнёрский ген. Данный метод подвержен ложноположительным результатам из-за других аномалий (делеции, альтернативный сплайсинг, деградация РНК, разный тип ткани в образце и др.). При использовании такого подхода мы настоятельно рекомендуем подтверждать наличие фьюжна альтернативным методом (например, FISH или ИГХ).
Рекомендации для работы с фьюжн-генами
🔸Номенклатура HGNC Для единообразия записывайте названия фьюжнов в формате: 5’-партнёрский ген::второй ген. Хотя для записи сквозного фьюжн транскрипта допускается использование дефиса, HGNC рекомендует не использовать этот способ в целях единообразия.
🔸Парноконцевое секвенирование Использование этого режима повышает точность детекции и идентификации фьюжнов.
Фьюжн-гены играют важную роль в молекулярной диагностике, особенно в онкологии. Точные методы их обнаружения помогают не только улучшить диагностику, но и подобрать персонализированную терапию. Использование NGS-технологий в детекции фьюжнов открывает новые горизонты для научных исследований и клинической практики.