Neil Ward, wiceprezes i dyrektor generalny PacBio EMEA

Od dawna wiemy, że sekwencjonowanie genomu może pogłębić naszą wiedzę na temat bardzo złożonej i zmiennej patologii raka. Jednak do tej pory włączenie genomiki do badań nad rakiem stanowiło wyzwanie ze względu na ograniczenia technologii sekwencjonowania. Ale dzięki najnowszym innowacjom to się zmienia.

Sekwencjonowanie dzisiaj

Obecnie stosowane są dwa główne podejścia do sekwencjonowania genomu – krótkie i długie czytanie – z których każde wnosi wartość do różnych scenariuszy raka.

Sekwencjonowanie krótkiego odczytu jest stosowane, gdy głębokość i długość długiego odczytu jest niepotrzebna, na przykład wywoływanie polimorfizmu pojedynczego nukleotydu (SNP) lub sekwencjonowanie mikroRNA. Dane z krótkich odczytów pomagają śledzić chorobę resztkową, trwające badania przesiewowe w kierunku raka i wczesne wykrywanie.

Natomiast długie odczyty mają zazwyczaj długość kilozasad, co pozwala im obejmować trudne typy wariantów, takie jak duże warianty strukturalne i powtórzenia tandemowe. Dokładność i kompletność długich odczytów umożliwia głębsze zrozumienie poszczególnych nowotworów, co wspiera precyzyjne podejście onkologiczne. Z historycznego punktu widzenia wykorzystanie długich odczytów w badaniach nad rakiem było ograniczone przez niższą przepustowość, co oznacza, że ​​prawdopodobieństwo wykrycia trendów zmian genetycznych i nowych biomarkerów związanych z ryzykiem zachorowania na raka jest mniejsze.

Zmiana kroku sterowana sekwencjonowaniem

Dobrą wiadomością jest to, że rozwój technologii sprawił, że długie odczyty są szybsze, tańsze i jeszcze dokładniejsze, a jednocześnie wymagają mniejszej liczby materiałów eksploatacyjnych. Oznacza to mniejszą potrzebę grupowania próbek, otwierając możliwość genomu o wartości 1000 USD z 24-godzinnym czasem realizacji dla pacjentów.

Kolejną istotną zmianą jest możliwość uzyskania wglądu zarówno genetycznego, jak i epigenetycznego w jednym eksperymencie. Wiele zmian genetycznych związanych z rakiem pojawia się najpierw w warstwie metylacyjnej; potencjał wykrywania zmienności epigenetycznej stwarza nowe możliwości diagnozowania określonych nowotworów, zanim guzy lite zaczną rosnąć.

Znacząca poprawa czułości i specyficzności sekwencjonowania krótkich odczytów zwiększa również wgląd biologiczny, jednocześnie zmniejszając prawdopodobieństwo fałszywych trafień. Będzie to motorem rozwoju narzędzi diagnostycznych do wyboru terapii wykrywającej i monitorowania nawrotów.

Wreszcie, nowoczesne maszyny do sekwencjonowania są wspierane przez wyrafinowaną sztuczną inteligencję i techniki głębokiego uczenia się. Umożliwia to naukowcom przeprowadzanie głębszych analiz dużych zbiorów danych w celu uzyskania wglądu w patologię raka i jego progresję na poziomie molekularnym.

Innowacje zarówno w sekwencjonowaniu długiego, jak i krótkiego odczytu prowadzą do nowej ery badań nad rakiem. Bardzo dokładna technologia sekwencjonowania PacBio może łączyć kompletne genomy i napędzać postęp w odkryciach naukowych, umożliwiając naukowcom badanie odmian genomu, które nie zostały wcześniej wykryte.

Widzieliśmy już korzyści, w jednym badaniu raka piersi wykorzystującym długie odczyty, aby ujawnić 3059 zdarzeń splicingowych specyficznych dla guza piersi, w tym 35 istotnie powiązanych z przeżyciem pacjentek. Taka technologia przybliża nas do celu, jakim jest postawienie diagnozy na jak najwcześniejszym etapie i podejmowanie precyzyjnych decyzji dotyczących leczenia onkologicznego.