Новый метод повышает точность секвенирования ДНК в 1 000 раз для выявления редких генетических мутаций

Группа учёных из Института Броуда Массачусетского технологического института (Broad Institute of MIT) и Гарварда (Harvard) разработала инновационный подход к высокопроизводительному секвенированию (next-generation sequencing, NGS), который позволяет обнаруживать генетические мутации в целых молекулах ДНК. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Genetics. Метод, названный «Конкатенация (объединение) исходного дуплекса для исправления ошибок» (Concatenating Original Duplex for Error Correction, CODEC), делает NGS примерно в 1 000 раз более точным. Новая технология может применяться для обнаружения небольшого числа раковых мутаций в образцах крови, динамического мониторинга рака во время и после лечения, а также для выявления мутаций, лежащих в основе редких заболеваний, — и все это при относительно низкой стоимости. «Преимущество инновационного подхода заключается в том, что он не перестраивает процесс секвенирования, — отметил Виктор Адальштейнсон (Viktor Adalsteinsson), ведущий автор исследования, директор Центра диагностики рака Герстнера (Gerstner Center for Cancer Diagnostics) и руководитель группы жидкостной биопсии в университете Броуда. – Разработанный нами метод не требует дополнительного оборудования или других финансовых затрат — это просто новый алгоритм, добавленный в существующие рабочие процессы подготовки образцов для повышения точности секвенирования ДНК». CODEC сочетает в себе преимущества двух существующих методов: высокопроизводительного секвенирования (next-generation sequencing, NGS) и секвенирования третьего поколения (long-read sequencing, LRS). NGS — это высокопроизводительный процесс, при котором две нити двойной спирали ДНК разделяются и секвенируются по отдельности. Этот метод быстрый, но он не может отличить мутации в ДНК от ошибок, вносимых самим секвенированием, что снижает его способность к точному обнаружению редких мутаций. Способ подготовки образцов, называемый дуплексным секвенированием, предполагает маркировку отдельных нитей ДНК. Это позволяет отличить истинные мутации от ошибок, однако данный метод является крайне малопроизводительным, поскольку каждая нить двойной спирали секвенируется отдельно. LRS выявляет редкие мутации путём прочтения ДНК без разделения двух нитей, но оно также может быть недостаточно производительным и точным. Новый метод CODEC позволяет преодолеть ограничения существующих способов тестирования. В этом случае одна нить двойной спирали соединяется с обратным комплементом второй нити благодаря специально разработанному «адаптеру». Затем они анализируются вместе методом высокопроизводительного секвенирования. Это позволяет учёным различать настоящие мутации и ошибки, вызванные секвенированием, при этом они получают высокоточные данные при низких затратах. Исследователи использовали CODEC для определения частоты мутаций в образцах спермы, связанных с возрастом мутаций в клетках крови, а также генетических вариантов в целых молекулах ДНК из опухолей и других образцов тканей пациентов. Они сравнили результаты CODEC с данными анализа панели генов и полного генома методом высокопроизводительного секвенирования. Было обнаружено, что CODEC отличает реальные мутации от ошибок с такой же точностью, как и дуплексное секвенирование, при этом для тестирования требуется меньшее количество ДНК, что повышает производительность. Команда Адальштейнсона оформила патент на технологию и продолжает работать над повышением эффективности CODEC. По словам Адальштейнсона, с момента первого описания нового метода в июне 2021 года в виде препринта с ним связалось большое количество исследователей, желающих попробовать новую технологию. «CODEC позволяет нам увидеть то, что мы раньше не могли обнаружить с помощью секвенирования ДНК, и это чрезвычайно увлекательно», — поделился учёный. Ссылка на источник: https://medicalxpress.com/news/2023-04-method-accuracy-dna-sequencing-fold.html