بهبود هزار برابری دقت تشخیص جهش های ژنتیکی

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، تیمی از محققان در موسسه Broad MIT و هاروارد رویکرد جدیدی برای توالی یابی نسل بعدی ایجاد کرده اند که جهش های ژنتیکی را در تک مولکول های DNA شناسایی می کند. این روش که Concatenating Original Duplex for Error Correction (CODEC) نامیده می شود، توالی یابی نسل بعدی را حدود 1000 برابر دقیق تر می کند و امکان طیف وسیعی از کاربردها از جمله شناسایی تعداد کمی از جهش های سرطانی در نمونه های خون، نظارت بر سرطان در طول و بعد از آن، درمان و شناسایی جهش های زمینه ای بیماری های نادر همه با هزینه نسبتا کم را فراهم می کند.

ویکتور آدالشتاینسون، نویسنده ارشد این مطالعه و مدیر مرکز تشخیص سرطان Gerstner و رهبر تیم بیوپسی خون در Broad، معتقد است که زیبایی این رویکرد این است که بازنگری اساسی در نحوه انجام توالی نیست. این چیزی نیست که نیاز به ابزار دقیق یا سرمایه گذاری سرمایه ای جدید داشته باشد، بلکه مجموعه ای ساده از مراحل است که به جریان های کاری آماده سازی نمونه موجود اضافه شده است تا دقت توالی یابی DNA را بهبود بخشد.

چالش های توالی

CODEC مزایای دو روش موجود را ترکیب می کند، روش توالی یابی نسل بعدی و روش توالی یابی نسل سوم. توالی یابی نسل بعدی فرآیندی با توان عملیاتی بالا است که در آن دو رشته یک مارپیچ دوگانه DNA جدا شده و به صورت جداگانه توالی یابی می شوند. این فرآیند سریع است، اما نمی تواند تفاوت بین جهش در DNA و خطاهای ایجاد شده توسط خود توالی یابی را تشخیص دهد، که توانایی آن را در تشخیص دقیق جهش های نادر کاهش می دهد. همچنین یک روش آماده سازی نمونه به نام توالی دوبلکس، که شامل برچسب گذاری رشته های جداگانه DNA است، می تواند بین جهش های واقعی و خطاها تمایز قائل شود، اما بسیار ناکارآمد است زیرا هر رشته از مارپیچ دوگانه را به طور مستقل توالی بندی می کند. توالی یابی نسل سوم می تواند جهش های نادر را با تعیین توالی DNA بدون جداسازی دو رشته مشخص کند، اما همچنین می تواند ناکارآمد و نادرست باشد.

برای غلبه بر این محدودیت ها، CODEC از یک دنباله آداپتور طراحی شده ویژه برای پیوند یک رشته از مارپیچ دوگانه با مکمل معکوس رشته دوم استفاده می کند. سپس دو رشته جدید با استفاده از توالی یابی نسل بعدی با هم توالی یابی می شوند. این به دانشمندان اجازه می دهد تا بین خطاها و جهش های ناشی از توالی تمایز قائل شوند و داده های توالی بسیار دقیق را با هزینه کم تولید کنند.

تشخیص جهش

محققان از CODEC برای جست وجوی فراوانی جهش در اسپرم و جهش های مرتبط با سن در سلول های خونی و همچنین جهش در مولکول های منفرد DNA از تومورها و سایر نمونه های بیمار استفاده کردند. آنها CODEC را با توالی یابی نسل بعدی کل ژنوم یا فقط یک پانل هدف از ژن ها آزمایش کردند. آنها دریافتند که CODEC بین جهش های واقعی و خطاها با دقت مشابه در مقایسه با توالی یابی دوبلکس تمایز قائل می شود، در حالی که به DNA کمتری برای تجزیه و تحلیل نیاز دارد، که منجر به بهبود کارایی می شود.این فناوری به ما امکان می دهد چیزهایی را ببینیم که قبلاً هرگز نمی توانستیم با توالی یابی DNA ببینیم، و این بسیار هیجان انگیز است.