La secuenciación de nanoporos diagnostica de forma rápida y precisa trastornos genéticos raros

Utilizando la secuenciación de nanoporos, una herramienta de análisis citogenético rápido de tercera generación, los investigadores ahora pueden detectar con precisión trastornos genómicos específicos en una fracción del tiempo que lleva realizar pruebas citogenéticas tradicionales y moleculares. Esto facilita el diagnóstico más temprano de los trastornos genéticos y acelera el manejo clínico adecuado para los pacientes y sus familias. Su trabajo aparece en El Diario de Diagnóstico Molecular.

La secuenciación de nanoporos es una tecnología de secuenciación escalable de tercera generación que permite el análisis directo y en tiempo real de fragmentos largos de ADN o ARN. Entre una amplia gama de posibles aplicaciones, ha demostrado ser eficaz para identificar variantes de número de copias (CNV). Las CNV son copias adicionales o faltantes de material genético dentro de los cromosomas y son la base de muchos trastornos neurológicos, psiquiátricos y de malformaciones. Rutinariamente, las CNV se investigan a través de técnicas citogenómicas con limitaciones significativas en términos de resolución y tiempos de respuesta.

«La citogenética convencional y el análisis de micromatrices cromosómicas siguen siendo el estándar de oro para la detección de CNV grandes y pequeñas, respectivamente, y la secuenciación de segunda generación, desarrollada para diferentes alteraciones genéticas, se ha adaptado para identificar las CNV», explicó el investigador principal Alberto Magi, Ph. .D., Departamento de Ingeniería de la Información, Universidad de Florencia, Florencia; e Instituto de Tecnologías Biomédicas, Consejo Nacional de Investigación, Segrate, Milán, Italia. «Pero debido a que son lentos, costosos y, a menudo, no concluyentes, los pacientes reciben pruebas genéticas secuenciales hasta que finalmente se identifica la causa genética subyacente. Esto puede resultar en semanas o incluso meses de incertidumbre diagnóstica. Queríamos ver si una tecnología de tercera generación más nueva , la secuenciación de nanoporos de lectura larga podría acelerar este proceso».

La secuenciación de nanoporos de lectura larga puede resolver regiones genómicas altamente homólogas y repetitivas, mejorando la detección y el mapeo de CNV. Las tecnologías de nanoporos son fáciles de usar y pueden completar un ciclo de secuenciación en 24 a 48 horas. Tienen el beneficio adicional de permitir el análisis de datos en tiempo real, mientras se lleva a cabo el proceso de secuenciación, lo que puede reducir drásticamente los tiempos de detección. Esta eficiente herramienta de diagnóstico es adecuada para un uso generalizado en laboratorios genéticos.

Los investigadores analizaron muestras de ADN de siete pacientes con CNV previamente identificadas de diferentes tamaños y niveles de mosaicismo (es decir, la CNV no estaba presente en todas las células del cuerpo, sino en una parte de ellas). Las muestras se analizaron utilizando la tecnología de secuenciación de nanoporos de lectura larga, el Nano-GLADIATOR. Se usó en el modo en línea para el análisis en tiempo real de las lecturas en varios puntos de tiempo de 30 minutos a 48 horas, y en el modo fuera de línea para evaluar la resolución de corridas completas de nanoporos para alteraciones genómicas de diferentes tamaños. Los tiempos de muestra a resultado se compararon con hibridación genómica comparativa basada en matriz (aCGH) de última generación. Los investigadores también evaluaron la sensibilidad y la especificidad de la secuenciación de nanoporos para la identificación de pequeñas CNV patógenas.

El estudio mostró que el diagnóstico de alteraciones cromosómicas más grandes podría realizarse en un día, mientras que el tiempo de respuesta para las CNV más pequeñas se estima en dos días. Esto representa una mejora constante en comparación con las pruebas de diagnóstico convencionales para las CNV, con tiempos de notificación estimados de tres a 15 días.

Además, la secuenciación de nanoporos puede identificar CNV de mosaico con mayor sensibilidad que aCGH. De hecho, diagnosticó una NVC en mosaico en una muestra de un paciente que no fue detectada por los algoritmos de diagnóstico de aCGH.

«Se han identificado variantes estructurales del mosaico patógeno en aproximadamente el 0,3 % al 0,77 % de los pacientes afectados por trastornos del desarrollo», co-investigadores Tommaso Pippucci, Ph.D., y Pamela Magini, Ph.D., UO Genetica Medica, IRCCS Azienda Ospedaliero -Universitaria di Bologna, Bolonia, Italia, observado. «Debido a que la sensibilidad de los métodos actuales de detección de CNV para el mosaicismo es limitada, la frecuencia puede estar subestimada. Además, el mosaicismo puede pasarse por alto en los padres de niños con CNV patogénicas de novo, lo que lleva a una guía inexacta sobre el riesgo de recurrencia y a un manejo inadecuado de futuros embarazos. »

«En las últimas décadas, la genética médica ha sido revolucionada por rápidas innovaciones tecnológicas. La secuenciación de nanoporos encaja perfectamente en esta revolución biomédica, mejorando la detección de una clase de alteraciones genómicas que se han pasado por alto por razones técnicas», agregaron los co-investigadores Alessandra Mingrino, Ph.D., y Barbara Gega, BSc, Departamento de Medicina Experimental y Clínica, Universidad de Florencia, Florencia, Italia. “La implementación de tecnologías rápidas puede reducir significativamente los tiempos técnicos y mejorar en gran medida el diagnóstico de trastornos genómicos causados ​​por ganancias o pérdidas cromosómicas”.