Deep Sequencing Technologies in Rare Variant Tespit için ilerlemeler

Deep Sequencing

Derin sequencing, genellikle yüksek kodlu sequencing ile eş anlamlı, bir DNA veya RNA örneği okumak için birçok kez üst düzey bir kapsama alanı elde etmek için çok fazla zaman ayırıyor.Bu tekrarlanan Sanger yöntemini değiştirdi: istatistiksel güç, kesintiye maruz kalma hatalarından ayırt etmek için gerekli olan hataları ayırt etmek için gerekli olan bir yöntemdir.

Nadir varyantları bulmanın önemi - nadir genetik hastalıklarda meydana gelen veya düşük pıhtılarda bir birey içinde düşük kesikler - aşırı derecede fazla devletli olmayabilir.Örneğin, sürücü mutasyonları genellikle tedavi için subclones olarak var. Nadir genetik hastalıklarda, bileşik heterozygous varyantlar veya mozaik mutasyonları, standart klinik aşırı algılamaların olumsuz sonuçlar verdiği olayları açıklayabilir.

Key Technological Advances

Sonraki -Generation Sequencing Platforms

Modern NGS platformları, uzun okumalarda, transpiyonlar için maliyet ve hata profillerine sahiptir, ancak hepsi, yüksek çözünürlükte yaklaşık% 10 oranında daha iyi durumda olan tüm diskometrik sistemler için belirgin bir şekilde optimize edilmiştir.Işık X serisi, 2022 yılında serbest bırakılırken, yüksek çözünürlükte 10 milyardan fazla çalışma için baskı sağlar.

Benzersiz Moleküler Identifiers (UMIs) ve Hata Düzeltme

En dönüştürücü yeniliklerden biri, doğadan nadir görülen bir barkod, tüm orijinal moleküllerden elde edilen ve altmışlı bir şekilde incelenen, yüksek çözünürlükte bulunan ve daha düşük bir şekilde görülen bir çiftliğe sahip olan, genetik olarak kullanılan bir dizi.

Gelişmiş Biyoinformatik Algoritmalar

Derin ayrılık deneylerinin ham verileri sağlam hesaplama boru hatları olmadan işe yaramaz. Modern biyoinformatik araçlar özellikle nadir değişken algılamanın zorluklarını ele almak için gelişti. Anahtar gelişmeler şunları içerir:

Birlikte, bu araçlar araştırmacıların VAF'larda mevcut olan varyantları test etmesini sağlar, çünkü sequencing derinliği yeterli ve UMIs işe yaralandığında % 0.03'lük bir artış olur.Onlar olmadan, derin ayrılık verilerinin büyük hacmi - deney başına korkunç bir şekilde terabaytlar - kesintiye uğratılabilir.

Tıp ve Araştırma Uygulamaları

Nadir Hastalık Genetik

Dünyada tahmin edilen 300 milyon insanı etkileyen koşullar olarak tanımlanır. Birçok insan, 30 × 50 likoza kadar olan standart aşırılıkta (toplayıcı) ve daha düşük dozda 50 liktoz gibi rahatsızlıklara yol açan genetik bozukluklara neden olur.

Kanser Genomları ve Sıvı Biyopsi

Kanser, genetik olarak tespit edilen genetik bozukluklara göre %25'lik bir kansere sahip olan genetik bozukluklara karşı % 0.1'lik bir artış gösteriyor.(örneğin, EGFR T790M mutasyonlarını küçük hücre dışı kansere karşı algılamak için) % 0.1-1'lik kanser tespit etmek için daha erken teşhis etmek için kullanılan genetik olarak test etmek için % 0,06'lık bir tedavi için yasal olarak test etmek için yasal olarak kullanılan genetik olarak test etmek.

Nüfus Genetik ve Evrimsel Araştırmalar

Büyük nüfusun derin sequencing, İngiltere Biyobank Tüm Aşırı Rejim Sistemi (gnomAD) ve NHLBI Transfretsellik Tedavisi (Gerekli) programı, son derece nadir ve özel biçimlerin tespit edilmesi için daha derin kapsama alanı sağlar.

Devamlı Meydanlar

Data Management and Storage

Ayaklanma derinliğindeki patlama, veri hacminde yankı artışlar yapar. 500×'a kadar sıralanan tek bir insan exometad'ı 500×'a kadar 50 gigabaytını 100 ×'da bir bütün genomu aşırken, ancak veri egreğinin maliyeti ve uzun vadeli arşivlerin analizi tüm laboratuvarlara göre daha hızlı bir şekilde kısıtlayıcı hale gelir (örneğin, DNA'lar, AWS, Google Cloud) daha geniş erişim sağlar.

Doğruluk vs. Maliyet

Ayrılma maliyetleri dramatik bir şekilde düştü (2007 yılında yaklaşık 600 $ 'a kadar genomda yaklaşık 10 milyon dolar), nadir değişken tespit için ultra derin kesintiler hala ek masraflar gerektirir: çoklu akış hücresi çalışır, UMI kütüphane hazırlıkları ve gelişmiş hesaplama kaynakları.Birçok klinik uygulama için, önümüzdeki düşük maliyetliliğe sahip olan düşük maliyetliliğe sahip olan düşük maliyetliliğe sahip olan düşük maliyetli bölgelerin yüzde 5,9'u dengelemek için bir araya getiren sorudur.

Haplotype Phasing ve Yapısal Variants

Çoğu derin ayrılık platformları kısa okumalar (150-300 bp) üretiyor, bu nadiren tüm haplotipleri veya karmaşık yapısal varyantları (SV) genişletiyor, iki nadir varyant aynı kromozomda olup olmadığını belirlemek zorlaşıyor (örneğin, uzun süre boyunca, en kısa sürede, karmaşık bir şekilde, genetik olarak yorumlanması için gerekli olan son algoritmaların bir şekilde uyumlu olduğu gibi.

Future Yol Tarifi

LongRead Sequencing

Pasifik Biyobilimlerinden gelen uzun süreli sequencing teknolojileri (HiFi okur, ~15-25 kb) ve Oxford Nanopore (daha derin kısa süreli hassasiyetlerle birlikte daha fazla kullanılır, uzun süreli genetik bölgelerden gelen kısa süreli varyantlar ve uzun süreli genişlemeler doğrudan tespit edilir ve onları kısa süreli olarak düzeltebilir, çünkü uzun süreli bir teşhisle birlikte uzun süreli tedavilerin kombinasyonu, bu tür bir yaklaşımla birlikte daha sıkılır.

Variant Interpretation için makine Öğrenme

Çiğ algılamanın ötesinde, nadir varyantların klinik önemi yorumlanmalıdır. Makine öğrenme modelleri büyük, tedavi edilen veritabanı üzerinde eğitilmiştir (ClinVar, gnomAD) şimdi patojenikliği tahmin eden tüm sistemler tarafından geliştirilebilir.Anado, EVE ve Splice, bu tür yanlışlama modellerinin altında kullanılan çok sayıda yanlış öğrenme modelini kabul etmek için son derece zorlayıcının, bu tür yanlışlama modellerinin ve kontrol edilebilirlik örneklerini kullanarak genişletilebilir.

Porte Cihazları ve Noktası-Care Cihazları

Minik kesme cihazları, özellikle Oxford Nanopore'nin MinION ve Flongle'i eksik, kırsal kliniklerde nadir hastalıkların tespit edilmesi mümkün oldu.Bu tür nanopore (yaklaşık% 5-10) ultra-rare algılaması için kullanımı sınırlıydı, ancak tedavi edilebilir bir şekilde gelişmiştir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Derin sequencing teknolojilerinin ilerlemeleri, genetik olarak gelişen genetik sistemlere karşı, daha da derin bir araştırma yöntemlerine izin veren, araştırmacılara ve kliniklere izin veren tüm değişkensel hataların% 0.0'ini daha düşük bir şekilde tespit etmesidir.