Обучающий курс «Введение в технологии NGS. Работа с данными секвенирования»

16.05.2022
Обучающий курс «Введение в технологии NGS. Работа с данными секвенирования» 16 мая 2022 года стартовал обучающий курс «Введение в технологии NGS. Работа с данными секвенирования». Соорганизаторы курсов — АНО «Институт синтетической биологии» и Московский центр инновационных технологий в здравоохранении. В первый день прошли вводные лекции о развитии технологий секвенирования и актуальной ситуации в отрасли.

О флагмане NGS Illumina — более 17 000 приборов этой компании поставлено по всему миру, более 250 в России и СНГ — рассказал Игорь Шаповалов («Альбиоген»). Компания «Альбиоген» входит в ГК «Р-Фарм» и является официальным дистрибьютором Illumina в РФ.

Nехнологию разработала компания Solexa, которая в 2004 году приобрела у компании Manteia технологию молекулярных кластеров. В 2005 году с помощью секвенирования путем синтеза был прочитан геном фага phiX-174, а в 2006 году на рынок выше первый коммерческий секвенатор — Genome Analyzer. (Illumina приобрела компанию Solexa годом позже.) Таким образом, технологии уже 16 лет.

Появление на рынке Genome Analyzer произвело революцию, резко выросли объемы данных. Однако в актуальной линейке Illumina аналогом первого прибора можно считать самую маленькую модель — iSeq100: он менее чем за день позволяет получить 1,2 Gb; подобный результат на Genome Analyzer требовал четырех дней. Самый производительный — NovaSeq6000 (3000 Gb за два дня).

Технология продолжает развиваться, отметил докладчик. Появляются новые варианты использования флуорофоров, новые подходы к расположению кластеров, увеличивающие их плотность, коротковолновые лазеры, сверхразрешающая оптика и пр. Приборы становятся проще в использовании, наборы реактивов заменяются картриджами. При этом качество данных остается высоким.

Игорь Шаповалов подчеркнул, что все библиотеки Illumina, не зависимо от способа подготовки, выглядят одинаково и могут быть секвенированы на любом приборе компании. Он перечислил три основных способа: Bead-Linked Transposomes (магнитные частицы, несущие ферменты; наиболее простой и быстрый метод, подходящий для разнообразных материалов), TruSeq Ligation (обеспечивает высокое качество, позволяет получать библиотеки из ДНК и РНК), а также AmpliSeq for Illumina, разработанный в ThermoFisher, на основе мультиплексной ПЦР.

Первые два метода позволяют получить полногеномную библиотеку, а таргетирование с помощью ПЦР или зондов, комплементарных интересующим последовательностям, — определенные участки генома. На принципе зондов построены наборы для экзомного секвенирования, различные панели., применяемые в медицине.

Основные области применения NGS — онкология, микробиология, репродуктивное здоровье, сельское хозяйство, генетические заболевания, молекулярная и клеточная биология.

Итеративный метод поиска мутаций в онкологии дает неудовлетворительные результаты, последовательная проверка мутаций, от частых к более редким, требует много времени и биопсийного материала, и в итоге он может оказаться дороже одного NGS-исследования. Сегодня существует различные NGS-панели — для выявления наследственной предрасположенности, на конкретные группы онкозаболеваний, с возможностью исследования ДНК и РНК, порознь или параллельно. Например, панель TruSight Oncology 500 включает 523 гена.

Два основных направления NGS исследований в области репродуктивного здоровья — скрининг беременных на трисомию и моносомию неинвазивным методом по крови матери (неинвазивная пренатальная диагностика, НИПТ) и скрининг эмбрионов при ЭКО, также для определения хромосомных нарушений.

Рутинные исследования сельскохозяйственных растений и животных в основном используют биочипы, но без NGS биочипы не могут быть созданы, подчеркнул докладчик.

Что касается генетических заболеваний человека — орфанные заболевания редкие, но их много, и в конечном счете от них страдает немалое количество людей. Многие мутации случайные, в плохо описанных генах, и часто только NGS позволяет успешно завершить «диагностическую одиссею».

Игорь Шаповалов напомнил, что у Illumina есть приборы для in vitro диагностики (NextSeq550 Dx, MiSeqDx), зарегистрированные как медицинские изделия.

Наконец, в фундаментальных исследованиях, молекулярной и клеточной биологии сейчас возник большой спрос на омиксные исследования — комбинации геномики с транскриптомикой, протеомикой, эпигенетикой и т.п.

«Будем надеяться, что удешевление (секвенирования) будет продолжаться, и у каждого будет сделан полногеномный анализ», — сказал в заключение Игорь Шаповалов.

Источник: https://clck.ru/i27Mn