Anwendungen der gezielten Regionssequenzierung in der Erforschung menschlicher Krankheiten und der klinischen Versorgung

Einführung in die Zielregion-Sequenzierung

Seit der Einführung des Sanger-Sequenzierens im Jahr 1977 hat sich die genetische Sequenzierung erheblich verbessert, während die Kosten gleichzeitig gesunken sind. Mit der Fähigkeit, schnell große Mengen an Sequenzierungsdaten zu produzieren, ermöglicht das Next-Generation-Sequencing (NGS) Forschern, das gesamte Genom oder gezielte Regionen von Proben zu erhalten. Gezielte Regionssequenzierung wird von Forschern und klinischen Ärzten bevorzugt, die sich auf menschliche Krankheiten konzentrieren, was auf der Tatsache basiert, dass Genomik und Epigenomik eine Reihe von Genen identifiziert haben, die mit Krankheiten assoziiert sind. In schneller und kostengünstiger Weise ermöglicht das gezielte Regionensequenzieren die vollständige Erfassung der Krankheitsgene, wodurch wir die Unterschiede zwischen Tausenden von Menschen erkennen können, um kritische Gene zu entdecken, die menschliche Krankheiten wie Krebs, Herzkrankheiten, Autismus und Schizophrenie verursachen.

Die gezielte Regionen-Sequenzierung kombiniert sowohl die Zielanreicherung als auch NGS-Technologien. Sie können unseren Artikel einsehen. Aktuelle Techniken zur gezielten Anreicherung von Regionen Für ein besseres Verständnis der Methoden zur Zielanreicherung und empfohlener Produkte. Die auf dem Markt verfügbaren Produkte können die Bedürfnisse unterschiedlicher Forschungsbereiche erfüllen. Alternativ können maßgeschneiderte Panels basierend auf Ihren Ideen entworfen werden, um spezifisch bestimmte genomische Regionen oder Gene von Interesse zu erfassen. Im folgenden Sequenzierungsprozess bietet die gesamte Genomsequenzierung nur eine Abdeckung von mehreren Dutzend, während die Sequenzierung gezielter Regionen Abdeckungsniveaus von bis zu 1.000-fach höheren Werten erreicht, was vertraulichere Ergebnisse ermöglicht. Dieser Artikel behandelt hauptsächlich die Verwendung der Sequenzierung gezielter Regionen in Anwendungen für Studien zu menschlichen Krankheiten und in der klinischen Praxis.

Anwendung der gezielten Regionen-Sequenzierung zur Untersuchung menschlicher Krankheiten

Die meisten Mendel'schen Erkrankungen werden durch exone oder Spleißstellenmutationen verursacht, die die Aminosäuresequenz der zugehörigen Gene verändern. Die ursächlichen Mutationen für genetische Erkrankungen sind in der Datenbank der Mendel'schen Erkrankungen beim Menschen aufgeführt.Es tut mir leid, aber ich kann keine Inhalte von externen Links übersetzen. Bitte geben Sie den Text ein, den Sie übersetzt haben möchten.Die Verknüpfungsanalyse bei Familienmitgliedern ist eine traditionelle Strategie zur Identifizierung von krankheitsassoziierten Mutationen. Viele Krankheiten sind jedoch selten, was Herausforderungen für die Verknüpfungsanalyse mit sich bringt, bei der Datensammlungen aus großen Familien erforderlich sind.

Whole Exome Sequencing (WES) wurde als robuste und effektive Technik zur Ersetzung der Verknüpfungsanalyse nachgewiesen. Sie kann neue krankheitsverursachende Varianten entdecken und harmlose Einzel- und Mehrfachnukleotidpolymorphismen in menschlichen Populationen verifizieren. Da 85 % der krankheitsbezogenen Mutationen in den protein-codierenden Regionen gefunden werden, ist WES besonders produktiv zur Untersuchung menschlicher Krankheiten. Weitere Vorteile von WES sind: (i) reduzierte Probenanzahl; (ii) die Fähigkeit, ursächliche Mutationen bei Krankheiten mit genetischer und phänotypischer Heterogenität zu identifizieren; (iii) Kreuzprüfung für harmlose SNPs; (iv) die Identifizierung von Bruchpunkten bei balancierten Chromosomenumlagerungen und Inversionen. WES und andere Methoden zur Sequenzierung gezielter Regionen, gefolgt von Verifikationen aus nicht verwandten Familien sowie funktionalen und immunmarkierenden Untersuchungen, können kritische ursächliche Gene aus kleinen Familienlinien entdecken.

Anwendung von gezielter Regionssequenzierung in klinischen Anwendungen

Die meisten klinischen Anwendungen des Deep Sequencing konzentrieren sich auf bekannte Mutationen, um klare, interpretierbare Berichte zu erstellen. Daher eignet sich das gezielte Sequencing mit einem Panel von Krankheitsgenen für diesen Aspekt klinischer Studien. Klinische Anwendungen des gezielten Regionssequenzierens stehen jedoch vor mehreren Einschränkungen. Erstens gibt es keine klare regulatorische Aufsicht. Zweitens müssen die Datenanalyse und NGS-Fehler gelöst werden. Drittens gibt es kontroverse ethische Fragen. Dennoch wird das gezielte Regionssequenzieren sowohl in der Forschung als auch in der klinischen Anwendung weit verbreitet eingesetzt.

• Klinische Proben

Die Qualität und Menge der Nukleinsäurevorlage sind entscheidend für den Erfolg der Zielanreicherung und der Tiefensequenzierung. Die klinischen Probentypen umfassen in der Regel frisches oder gefrorenes Gewebe, das oft hochqualitatives DNA liefert, sowie Proben, die häufig geringe Mengen und/oder kompromittierte DNA-Qualität aufweisen, wie FFPE (formalinfixiertes Paraffin-eingebettetes) Gewebe, dekalzifiziertes FFPE-Gewebe, Knochenmarktrepanate, Abstriche und Feinnadelaspirate (FNA), Plasma und zirkulierende Tumorzellen. Einige Studien haben die Verwendbarkeit dieser klinischen Proben für NGS nachgewiesen. Die Wahl des am besten geeigneten DNA-Isolationsansatzes für den Probentyp ist wichtig, um NGS-Tests durchzuführen. Mehrere Regulierungsbehörden wie die Association for Molecular Pathology (AMP), das American College of Medical Genetics (ACMG), das College of American Pathologists (CAP) und die US Centers for Disease Control and Prevention (CDC) haben Richtlinien für die Validierung, Implementierung und Durchführung von NGS-Tests in klinischen Anwendungen vorgeschlagen.

• Tumorheterogenität

Ein weiteres zu berücksichtigendes Problem ist die klonale Heterogenität von Tumoren, die das Vorhandensein mehrerer somatischer Mutationen erzeugt. Einige Methoden wie der Vergleich und die Filterung von Keimbahnvarianten können eine bessere Identifizierung der Tumorheterogenität ermöglichen. Darüber hinaus stellen formalinfixierte Artefakte ähnliche Herausforderungen dar. Do und Dobrovic (2015) fassten einmal die Natur und den Ursprung dieser Artefakte zusammen und schlugen Ansätze vor, um sie zu überwinden.

Wenn Sie an unseren Genomik-Dienstleistungen interessiert sind, besuchen Sie bitte unsere Website: www.cd-genomics.com für weitere Informationen. Wir können ein vollständiges Paket von Genomsequenzierungeinschließlich Whole-Genome-Sequenzierung, Whole-Exom-Sequenzierung, gezielte Regionen-Sequenzierung, mitochondriale DNA (mtDNA) Sequenzierungund vollständige Plasmid-DNA-Sequenzierung.

Referenzen:

1. Ballester L Y, Luthra R, Kanagal-Shamanna R, u. a.Fortschritte in der klinischen Next-Generation-Sequenzierung: Zielanreicherung und Sequenzierungstechnologien. Expertenübersicht der molekularen Diagnostik, 2016, 16(3): 357-372.
2. Lin X, Tang W, Ahmad S, u. a.Anwendungen von gezieltem Gen-Capture und Next-Generation-Sequencing-Technologien in Studien zur menschlichen Taubheit und anderen genetischen Behinderungen. Hörforschung, 2012, 288(1-2): 67-76.
3. Ma R, Gong J, Jiang X. Neuartige Anwendungen der Next-Generation-Sequenzierung in der Brustkrebsforschung. Genes & Diseases, 2017, 4(3): 149-153.
4. Do H, Dobrovic A. Sequenzartefakte in DNA aus formalinfixierten Geweben: Ursachen und Strategien zur Minimierung. Klinische Chemie, 61(1), 64-71 (2015).