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2024/04
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2024/04/19 BRCA1和BRCA2,揭開癌症風險之謎

 BRCA1 和 BRCA2 基因變異和多種癌症風險增加有關。這些基因的突變可能會導致個體患上乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌等的風險顯著增加。研究發現,擁有 BRCA1 或 BRCA2 基因變異的女性,其一生患乳腺癌和卵巢癌的風險顯著增加,且這些基因的變異也與其他類型的癌症相關,如胰腺癌和前列腺癌。(圖一)
 DNA的片段包含外顯子 (Exon)、內含子 (Intron)、未轉譯區域(Untranslated Region,UTR) 和編碼序列 (Coding DNA Sequence,CDS) (圖二)。而大片段重排 (Large Genomic Rearrangement,LGR) 通常涉及外顯子的insertions和/或deletions,是 BRCA1和 BRCA2 常見變異的類型。LGR 通常是致病性的,很難檢測到,即使使用 PCR 和 NGS 檢測也是一種挑戰。 然而,準確檢測 BRCA1 或 BRCA2 致病變異在疾病管理中非常重要,特別是對於患者是否有考慮接受PARP抑製劑治療。


(圖一, BRCA1/2變異有關的癌症風險, Nancie Petrucelli; Mary B Daly; Tuya Pal (1993). "BRCA1- and BRCA2-Associated Hereditary Breast and Ovarian Cancer". GeneReviews, at National Center for Biotechnology Information. PMID 20301425. Initial Posting: September 4, 1998; Last Update: December 15, 2016.)

 為了幫助臨床實驗室開發、驗證和常規評估 NGS 檢測,LGC Clinical Diagnostics 創建了包含 20 種致病性 BRCA1 和 BRCA2 變異的新型參考材料,包括 11 種外顯子的重新排列, 包含10種 BRCA1和 BRCA2 變異。 變異的大小範圍從核苷酸位點突變 (Single Nucleotide Variant,SNV) 到超過 500 bp 的insertions 和/或 deletions,涵蓋 missense, nonsense, frameshift, stop-gain/loss, splice-site, and insertion/deletion 等等從而產生多種多樣胺基酸的改變。


(圖二, Untranslated Region:非轉譯區,位於 mRNA 兩側的片段。CDS (coding DNA sequence) 編碼序列: 由 Exon 組成編碼蛋白質的部分。Intron:非基因編碼序列,會被切割)

 這些產品使用 LGC Clinical Diagnostics 成熟的創新技術和專業知識開發,將 BRCA 變體混合在臨床相關等位基因的 GM24385 基因組背景中,這些等位基因已通過PCR 精確定量與 NGS 進一步分析。 (圖三)
 BRCA1 和 BRCA2 基因檢測在評估乳腺、卵巢、胰臟和前列腺等癌症風險方面具有重要意義,而大片段重排是一種常見變異準確檢測面臨挑戰。精確檢測致病變異是必不可少的,因為這有助於制定更有效的治療和預防策略,並為患者提供更好的醫療照護。


(圖三, 相關 BRCA1/2產品列表)

References:
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2024/04/29 使用電容直接測量生物製程中細胞密度和健康狀況的優勢

使用電容(Capacitance)線內(In-line)測量細胞密度並不是一個新概念。該技術最初是在30多年前開發的,用於測定懸浮液中的生物量,然後由Aber Instruments (Aber)商業化。事實上,自1990年代以來,電容測量已廣泛用於全球的生物製藥公司和委託開發與製造組織(CDMO)。電容測量現在是一種標準技術,用於監測和自動化研究以及製程開發實驗室中的細胞培養,直至用於生產生物製品和疫苗的製造規模設施。

電容測量什麼?它與細胞密度和健康程度有何關係?
懸浮培養中的細胞具有不透離子(Impermeable to ions)且不導電(Non-conducting)的雙層外膜。細胞培養時使用的培養基是由許多成分組成的複合物,其中包括懸浮離子。當處於電場(Electric field)中時,細胞會發生極化(Polarized)(圖1),對於活細胞而言,由於細胞膜是完整的(Intact),因此細胞可充當電容器(Capacitor)來儲存電能(Electrical energy)。




圖1. 在電場中充當電容器的活細胞。


隨著細胞數量和體積的增加,極化細胞膜的數量也會增加,這意味著電容會增加。因此,細胞懸浮液在一個或多個頻率下的電容與細胞膜的總結合體積(Total membrane bound volume)成正比。死細胞由於有滲漏的細胞膜(Leaky cell membranes),而培養基中的固體顆粒和氣泡沒有細胞膜,因此它們不能儲存電荷,並且不會對細胞懸浮液中的電容產生貢獻。因此,電容測量反映了細胞密度和細胞大小,即活生物體積(Viable biovolume),以及細胞膜的電學特性。
那麼,電容與在線(At-line)和離線(Off-line)測量相比如何?是否有必要使用原始電容數據代替這些方法來監測細胞密度和細胞健康狀況?


離線(Off-line)和在線(At-line)測量的挑戰

在線(At-line)和離線(Off-line)測量並不永遠是監測細胞健康和密度的最佳選擇。一個原因是它們涉及採樣(Sampling),這會減少生物反應器中的體積,並意味著只能以12-24小時的間隔進行採樣。因此,這些方法無法生成過程的詳細指紋(Fingerprint)或提供及時(Real-time)的反饋數據以控製過程。這些測量技術也不是一種理想的自動液體處理程序或科學家物理地從生物反應器中取出樣品的方法。這不僅需要時間和精力,若採樣由不同的操作員手動完成,或如果用於離線分析的設備之間因校準問題而存在差異,則還可能在測量中引入潛在誤差。此外,從生物反應器中取出樣品還可能會帶來污染風險(Contamination risk),因為它涉及進入(Entering)生物反應器和細胞培養物進行採樣。


使用電容監測細胞密度和健康狀況的優勢

使用電容測量來監測細胞密度和健康狀況的主要好處是,它是一種線內(In-line)製程分析技術(Process Analytical Technology, PAT)。例如,Aber的FUTURA探針可以每隔幾秒產生一個信號。此外,它被生物製程科學家視為監測哺乳動物細胞培養中活細胞密度最準確(Accurate)和一致(Consistent)的線內(In-line)方法。電容是線內(In-line)和無樣品的(不須額外進行取樣),這使科學家能夠生成關鍵過程參數(Critical process parameters, CPPs)和關鍵性能指標(Key performance indicators, KPIs)的詳細指紋,這些指紋可用於自動反饋控制(Automated feedback control),而無需任何細胞培養取樣。

另一個好處是測量電容的技術是可放大的(Scalable),並且有一系列可重複使用的電極尺寸和類型,可用於從較小的玻璃生物反應器到較大的不鏽鋼反應器。這些傳感器可用於所有主要生命科學供應商的先導(Pilot)和製造規模(Manufacturing scale)不鏽鋼生物反應器。此外,自2013年以來,通過與Aber的合作,被稱為BioPAT® Viamass (Sartorius)和Futura neotf (Thermo Scientific)的一次性傳感器已完全整合(Integrate)到容量高達2000L的一次性生物反應器中(圖2)。




圖2. ABER FUTURA neotf 生物電容傳感器

如何使用電容監測細胞密度和健康狀況?

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文章來源:The benefits of using capacitance as a direct measurement of cell density and health in bioprocessing (ABER)