Ανάπτυξη αλγορίθμου για ανάπτυξη συστημάτων επόμενης γενιάς αλληλούχιση (NGS)

Η Lime Technology σε συνεργασία με το Εργαστήριο «Ιατρικής Γενετικής στην Κλινική Πράξη»  Ιατρικού Τμήματος της Σχολής Επιστημών Υγείας του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων έχει ξεκινήσει προσπάθεια ανάπτυξης αλγορίθμου για τη μετα-ανάλυση δεδομένων που συλλέγονται από το σύστημα αλληλούχισης DNA επόμενης γενιάς (Next-Generation Sequencing) MiSeq της Illumina, το οποίο έχει αποκτηθεί από το συγκεκριμένο Εργαστήριο του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων.

Η ολοκλήρωση της αλληλούχισης του ανθρώπινου γονιδιώματος, το 2003, επαναπροσδιόρισε τη μοριακή βάση για την κατανόηση πολλών ασθενειών και παθήσεων σε γενετικό επίπεδο. Η αποκωδικοποίηση της αλληλουχίας του ανθρώπινου γονιδιώματος έχει οδηγήσει σε ριζική αλλαγή της γενετικής ιατρικής καθώς της συσχέτισης γονιδίων με νοσήματα. Η εφαρμογή της γενετικής γνώσης στην κλινική πράξη τα τελευταία 4 χρόνια οφείλεται στην ανάπτυξη συστημάτων επόμενης γενιάς αλληλούχιση (next generation sequenιng, NGS). H τεχνολογία του NGS, γνωστή και σαν μαζική παράλληλη αλληλούχιση (massive parallel sequencing) αποτελεί μια καινοτόμος μεθοδολογία αλληλούχισης του DNA υψηλής απόδοσης (High throughput). Η NGS τεχνολογία αποτελεί το νέο γενετικό “όπλο” καθιστώντας δυνατή την αλληλούχιση όλων των γονιδίων (whole exome sequencing) αλλά και ολόκληρου του ανθρώπινου γονιδιώματος (whole genome sequencing) σε λίγες μόνο μέρες, παράγοντας τεράστια δεδομένα πληροφορίας.

 

Οι νέες τεχνολογικά μέθοδοι αποτελούνται από διάφορες στρατηγικές που βασίζονται σε έναν συνδυασμό προετοιμασίας του εκμαγείου, αλληλούχισης και οπτικοποίησης, καθώς και γονιδιωματικής στοίχισης. Η άφιξη της τεχνολογίας αλληλούχισης επόμενης γενιάς στην αγορά άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο σκέφτονται οι ερευνητές στην βασική, εφαρμοσμένη και κλινική έρευνα. Το κύριο πλεονέκτημα που προσφέρει η NGS είναι η ικανότητα να παράγει έναν τεράστιο όγκο δεδομένων με χαμηλό κόστος – σε ορισμένες περιπτώσεις παράγει άνω του ενός δισεκατομμυρίου διαφορετικών αναγνώσεων μικρού μήκους (βραχέων - σύντομων αναγνώσεων) σε κάθε ένα κύκλο ανάλυσης του Γενετικού Αναλυτή. Αυτή η ικανότητα διευρύνει το φάσμα των εφαρμογών πέρα από την απλή ταυτοποίηση της αλληλουχίας των βάσεων. Η σπουδαιότερη εφαρμογή της NGS φαίνεται να είναι η αλληλούχιση του ανθρώπινου γονιδιώματος προκειμένου να εμπλουτιστεί η κατανόηση του πως διαφορές σε γενετικό επίπεδο επηρεάζουν την υγεία και την ασθένεια.

Οι τεχνολογίες αλληλούχισης “νέας γενιάς”, αποτελούν το καλύτερο παράδειγμα της σύγκλισης διαφορετικών ερευνητικών πεδίων προς έναν κοινό στόχο. Ανεξάρτητα από το είδος της ανάλυσης και το βιολογικό ερώτημα, τα βασικά στάδια μιας NGS γονιδιωματικής ανάλυσης είναι επιγραμματικά αυτά :

· Απομόνωση του δείγματος που θα αναλυθεί μέσω αλληλούχισης (DNA, RNA).

· "Eνίσχυση" του δείγματος, αύξηση δηλαδή της ποσότητας του γονιδιωματικού υλικού

  • Αλληλούχιση μέσω μιας πειραματικής πλατφόρμας NGS.

· Αποκομιδή αποτελεσμάτων με τη μορφή εκατοντάδων εκατομμυρίων μικρο-αναγνώσεων αλληλουχιών (sequence reads), το μήκος των οποίων μπορεί να ποικίλει από μερικές δεκάδες έως μερικές εκατοντάδες νουκλεοτίδια.

  • Ποιοτικός έλεγχος των αποτελεσμάτων (τεχνικοί έλεγχοι, απομάκρυνση "προσμίξεων", διόρθωση σφαλμάτων).

· Χαρτογραφήση και Ποσοτικοποίηση.

  • Ανάλυση και ερμηνεία

 

 

Περισσότερες πληροφορίες: http://www.genescreening.gr/