Ученые научились находить редкие мутации в генах

Группа исследователей из Института Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда разработала новый подход к секвенированию следующего поколения, который обнаруживает генетические мутации в отдельных молекулах ДНК.

Метод под названием Concatenating Original Duplex for Error Correction (CODEC) делает секвенирование следующего поколения примерно в 1000 раз более точным и открывает целый ряд возможностей, включая обнаружение крошечного числа раковых мутаций в образцах крови при относительно небольших затратах. 

Прелесть этого подхода в том, что он не требует капитального ремонта того, как выполняется секвенирование. Это не то, что требует нового оборудования или капитальных вложений — это простой набор шагов, добавленных в существующие рабочие процессы подготовки образцов для повышения точности секвенирования ДНК,

сказал Виктор Адальштейнссон, старший автор исследования и директор Центра диагностики рака Герстнера и руководитель группы биопсии крови в Броуде.

CODEC сочетает в себе преимущества двух существующих методов: секвенирования следующего поколения и секвенирования третьего поколения. Секвенирование следующего поколения — это высокопроизводительный процесс, в котором две нити двойной спирали ДНК разделяются и секвенируются по отдельности. Этот процесс быстрый, но он не может определить разницу между мутациями в ДНК и ошибками, внесенными самим секвенированием, что снижает его способность точно обнаруживать редкие мутации.

Метод подготовки образцов, называемый дуплексным секвенированием, который включает в себя маркировку отдельных цепей ДНК, может различать истинные мутации и ошибки, но крайне неэффективен, поскольку секвенирует каждую нить двойной спирали независимо. Секвенирование третьего поколения может точно определить редкие мутации путем секвенирования ДНК без разделения двух цепей, но также может быть неэффективным и неточным.

Чтобы преодолеть эти ограничения, CODEC использует специально разработанную последовательность адаптера для связывания одной цепи двойной спирали с обратной комплементарностью второй цепи. Затем две новые нити секвенируют вместе, используя секвенирование следующего поколения. Это позволяет ученым различать ошибки и мутации, вызванные секвенированием, и генерировать высокоточные данные о последовательности при низких затратах.

Исследователи использовали CODEC для поиска частоты мутаций в сперме и возрастных мутаций в клетках крови, а также мутаций в отдельных молекулах ДНК из опухолей и других образцов пациентов. Они протестировали CODEC с секвенированием следующего поколения либо всего генома, либо только целевой панели генов. Генетики обнаружили, что CODEC различает настоящие мутации и ошибки с той же точностью, что и дуплексное секвенирование, при этом для анализа требуется меньше ДНК, что приводит к повышению эффективности.

Команда Адальстейнссона подала заявку на патент на эту технологию и работает над тем, чтобы сделать кодек еще более эффективным. По словам Адальстейнссона, после описания их метода в июне 2021 года в препринте с ними связались многие исследователи, надеющиеся использовать CODEC.

Эта технология позволяет нам видеть вещи, которые мы никогда не могли видеть раньше с помощью секвенирования ДНК, и это невероятно захватывающе,

сказал Адальстейнссон.