توالی یابی DNA با دقتی شگفت آور

روش جدید دقت توالی‌یابی DNA را 1000 برابر برای تشخیص جهش‌های ژنتیکی نادر بهبود می‌بخشد.

به گزارش سیناپرس همدان، تیمی از محققان در موسسه Broad MIT و هاروارد رویکرد جدیدی برای توالی‌یابی نسل بعدی ایجاد کرده‌اند که جهش‌های ژنتیکی را در تک مولکول‌های DNA شناسایی می‌کند.

این روش که Concatenating Original Duplex for Error Correction (CODEC) نام دارد، توالی‌یابی نسل بعدی را حدود 1000 برابر دقیق‌تر می‌کند و امکان طیف وسیعی از کاربردها از جمله شناسایی تعداد کمی از جهش‌های سرطان در نمونه‌های خون، نظارت بر سرطان در طول و بعد از درمان، و شناسایی جهش‌های زمینه‌ای بیماری‌های نادر را با هزینه نسبتاً پایین باز می‌کند. این مطالعه در Nature Genetics منتشر شد.

ویکتور آدالشتاینسون، نویسنده ارشد این مطالعه و مدیر مرکز تشخیص سرطان Gerstner و رهبر تیم بیوپسی خون در Broad، می گوید: زیبایی این رویکرد این است که بازنگری اساسی در نحوه انجام توالی نیست. این چیزی نیست که نیاز به ابزار دقیق یا سرمایه‌گذاری جدید داشته باشد، بلکه مجموعه‌ای از مراحل ساده است که به جریان‌های کاری آماده‌سازی نمونه‌های موجود اضافه می‌شود تا دقت توالی‌یابی DNA را بهبود بخشد.

جین بائه، دانشمند محقق، و رولین لیو، متخصص محاسباتی، هر دو در آزمایشگاه آدالشتاینسون، اولین نویسندگان این مطالعه هستند.

چالش های توالی یابی

CODEC مزایای دو روش موجود را ترکیب می کند: توالی یابی نسل بعدی و 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.

یک روش آماده‌سازی نمونه به نام توالی دوبلکس، که شامل برچسب‌گذاری رشته‌های جداگانه DNA است، می‌تواند بین جهش‌های واقعی و خطاها تمایز قائل شود، اما بسیار ناکارآمد است زیرا هر رشته از مارپیچ دوگانه را به‌طور مستقل توالی‌بندی می‌کند.

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 جست‌وجوی فراوانی جهش در اسپرم و جهش‌های مرتبط با سن در سلول‌های خونی و همچنین جهش در مولکول‌های منفرد DNA به دست آمده از تومورها و سایر نمونه‌های 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 جهش‌های واقعی و خطاها با دقت مشابه در مقایسه با توالی‌یابی دوبلکس تمایز قائل می‌شود، در حالی که به DNA کمتری برای تجزیه و تحلیل نیاز دارد، که منجر به بهبود کارایی می‌شود.

آدالشتاینسون گفت: این فناوری به ما امکان می‌دهد چیزهایی را ببینیم که قبلاً هرگز نمی‌توانستیم با توالی‌یابی DNA ببینیم، و این بسیار هیجان‌انگیز است.

منبع: Nature Genetics

مترجم: کیانوش کرمی