Навигация по геному человека с помощью Sequins

Исследователи из Австралии представили технологию Sequins — синтетические «зеркальные» последовательности ДНК, отражающие геном человека. Эта интуитивно понятная разработка помогает точнее картировать и анализировать сложность генома и доступна научному сообществу бесплатно.

Геном человека — чрезвычайно сложная последовательность из более чем 6 миллиардов «букв» ДНК (оснований A, C, G, T). Хотя секвенирование генома стало относительно быстрым и дешёвым, последующий анализ данных остаётся глубокой и сложной проблемой.

Для повышения качества геномного анализа учёные из Института медицинских исследований Гарван разработали технологию на основе синтетических последовательностей ДНК под названием Sequins. Технология описана в двух связанных статьях, опубликованных в журнале Nature Methods.

«Секвенирование генома человека трансформирует биомедицинские исследования и здравоохранение, — говорит доктор Тим Мерсер, руководивший разработкой Sequins. — Поскольку оно всё чаще используется для диагностики заболеваний, исследователям и клиницистам как никогда важно понимать точность анализируемых геномных данных».

Идея команды заключалась в добавлении небольших синтетических фрагментов ДНК (Sequins) в образец ДНК пациента при секвенировании. Эти «спайк-ины» выступают в качестве внутренних стандартов, помогая анализировать большие файлы данных, генерируемые в процессе.

Технология основана на простой концепции — зеркального отображения ДНК. «Sequins — это, по сути, зеркальные изображения природных последовательностей ДНК. Как и у нас, у генома есть “хиральность”. Sequins ведут себя так же, как природные последовательности, но их легко распознать как синтетические», — поясняет доктор Мерсер.

Добавленные в реакцию секвенирования, Sequins служат внутренним контролем для оценки чувствительности и точности процесса. Они сопровождают ДНК пациента на каждом этапе — в лаборатории и при компьютерном анализе, — реагируя как реальная ДНК, но оставаясь отчётливо отличными от неё. Это позволяет учёному оценивать и оптимизировать каждый шаг.

Поскольку Sequins добавляются в каждый индивидуальный образец, они позволяют проводить оценку для каждого конкретного теста — что ранее было невозможно. «Sequins — первая технология, позволяющая применять диагностическую статистику к каждому отдельному тесту секвенирования генома. Мы ожидаем, что их использование повысит надёжность и чувствительность диагностики генетических заболеваний», — отмечает доктор Мерсер.

Одна из областей для улучшений — диагностика рака. «Включение Sequins в клинические тесты для диагностики рака повысит надёжность индивидуального диагностического результата, снизит количество ошибочных диагнозов и даст клиницистам больше уверенности при выборе оптимального лечения».

Использование Sequins также позволит напрямую сравнивать геномные данные из исследовательских институтов и центров секвенирования по всему миру. «Sequins выводят секвенирование ДНК на клинический стандарт и станут важной платформой для геномных исследований и медицины», — сказал исполнительный директор Института Гарван, соавтор исследований профессор Джон Мэттик.

Потенциальные применения Sequins обширны. Поскольку все геномы, от бактерий до человека, обладают хиральностью, аналогичные Sequins можно разработать для любого организма или практически для любого приложения секвенирования нового поколения.

Технология Sequins бесплатно доступна другим исследователям. «Мы приглашаем учёных связаться с нами, и мы можем отправить им Sequins для их геномных исследований. Мы заинтересованы в том, чтобы эта технология появилась в других лабораториях Австралии и всего мира», — говорит доктор Мерсер.

«Это ещё один важный шаг в продвижении миссии Гарвана по внедрению геномики в клиническую практику», — заключил профессор Мэттик.