Скоростное полногеномное и полноэкзомное секвенирование — быстрый способ диагностики генетических заболеваний

Генетические заболевания — одна из основных причин детской смертности, причем развиваться они могут стремительно. На сегодня описано более 14 000 генетических заболеваний, и для уменьшения смертности и облегчения состояния больных детей необходима быстрая диагностика. Справиться со столь масштабным заданием могут современные методы скоростного полногеномного секвенирования (сПГС), скоростного полноэкзомного секвенирования (сПЭС) и сверхскоростного полногеномного секвенирования (ссПГС).

Группа ученых из Детского института геномной медицины Ради в Сан-Диего (США) с коллабораторами проверила, насколько эффективны эти методы в диагностике детских заболеваний. Они опирались на собственные уже опробованные разработки предельно автоматизированных методов подготовки образцов, секвенирования, интерпретации результатов и постановки диагноза.

Для исследования выбрали 213 детей младше 4 месяцев с заболеваниями неизвестной этиологии. Из них 24 младенца с тяжелыми симптомами были немедленно направлены на ссПГС. Остальных 189 случайным образом разделили на две группы: диагностика 95 детей проводилась методом сПЭС, а 94 — сПГС.

ссПГС и сПГС проводились на платформах Illumina HiSeq 2500, HiSeq 4000 или NovaSeq 6000. Подготовка образцов и секвенирование для сПЭС проводились во внешней клинической лаборатории. Полученные сиквенсы сравнивали с человеческим геномом GRCh37 (hg19) и анализировали варианты с помощью системы Illumina DRAGEN Bio-IT Platform. Результаты интерпретировались программой Opal Clinical Variant Interpretation Platform.

У 52 детей (24%) удалось диагностировать генетические заболевания, 82% которых были признаны отвечающими за болезненные симптомы (часть болезней еще не проявила себя и была обнаружена случайно). Процент диагнозов для сПГС статистически не отличался от этого параметра для сПЭС, несмотря на заметные различия в характере отклонений, выявленных этими методами: полногеномное секвенирование чаще позволяло обнаружить изменения в функции белков и патогенные изменения. При этом ссПГС значительно превзошло оба этих метода — 46% против 20% для сПЭС и сПГС вместе взятых. Намного лучше проявило себя ссПГС и с точки зрения частоты диагнозов, позволяющих немедленно определить лечение: 29% против 3%. Однако такая разница результатов может объясняться свойствами группы испытуемых, отобранных для ссПГС. Для 147 (69%) детей были также доступны образцы от родителей. У 104 из них результаты секвенирования пробанда были отрицательными, но только в одном случае диагноз был поставлен по сиквенсам родителей. Среднее время постановки диагноза для сПГС, сПЭС и ссПГС составило 11, 11,2 и 4,6 дней соответственно.

Исследование подтвердило потенциал скоростного секвенирования в диагностике генетических заболеваний, а также показало распространенность генетических заболеваний у младенцев. Быстрая — в течение 4 суток — диагностика может оказаться крайне востребованной в этой сфере.