Секвенирование нового поколения NGS: методы, применение и преимущества
Секвенирование нового поколения (Next Generation Sequencing, NGS) — это группа современных методов, позволяющих определить первичную нуклеотидную последовательность фрагментов ДНК и РНК с высокой скоростью и точностью. Особенно значимым применение NGS является в медицинской генетике, где точность определения мутаций и вариаций в генах играет ключевую роль в диагностике и лечении различных заболеваний. Методы NGS позволяют параллельно анализировать миллионы небольших фрагментов нуклеиновых кислот, ускоряя получение результатов и снижая стоимость исследований [1].
В медицинской генетике NGS активно применяется для выявления редких генетических мутаций, ответственных за наследственные заболевания и предрасположенность к различным патологическим состояниям. NGS-технология включает несколько этапов: подготовку библиотеки ДНК, амплификацию фрагментов, их секвенирование и биоинформатический анализ полученных данных, что обеспечивает высокий уровень точности результатов [2].
Виды NGS
Сегодня наиболее распространены несколько видов NGS-технологий, активно применяемых в медицинской генетике:
Пиросеквенирование (454 sequencing) – метод, основанный на обнаружении пирофосфата при включении каждого нуклеотида.
Секвенирование методом синтеза (Illumina sequencing) – широко используется в клинической практике благодаря высокой точности и чувствительности.
Секвенирование одноцепочечных молекул в реальном времени (PacBio SMRT) – позволяет изучать длинные генетические последовательности, облегчая диагностику сложных генетических заболеваний.
Нанопоровое секвенирование (Oxford Nanopore) – применяется для быстрого выявления патогенных мутаций в клинических условиях [3].
Области применения NGS
В медицинской генетике NGS имеет важнейшее значение в следующих сферах:
Диагностика наследственных заболеваний: выявление генетических мутаций и предрасположенностей (например, муковисцидоз, синдром Марфана).
Онкология: генетическое профилирование опухолей, выявление мутаций, влияющих на прогноз и выбор лечения (например, BRCA1, BRCA2).
Пренатальная диагностика: обнаружение генетических аномалий плода на ранних стадиях беременности (например, синдром Дауна, синдром Эдвардса).
Фармакогенетика: подбор персонализированных схем лечения на основе генетического профиля пациента (например, определение чувствительности к варфарину или клопидогрелю) [4].
При каких видах рака нужна молекулярно-генетическая диагностика?
Молекулярно-генетическая диагностика, основанная на методах NGS, критически важна при диагностике и лечении ряда онкологических заболеваний. В частности, выявление мутаций в генах BRCA1 и BRCA2 имеет ключевое значение для диагностики и выбора терапии при раке молочной железы и яичников.
Кроме того, NGS активно применяется при диагностике колоректального рака, рака легких, меланомы, рака простаты и других видов онкологических заболеваний, где идентификация специфических генетических мутаций позволяет назначить таргетную терапию, значительно улучшая прогноз и качество жизни пациентов [5].
Преимущества метода
Основными преимуществами секвенирования нового поколения в медицинской генетике являются:
Высокая производительность и скорость: быстрый анализ множества образцов.
Высокая точность и чувствительность: обнаружение редких и клинически значимых мутаций.
Экономичность: снижение стоимости генетических исследований, что расширяет доступность диагностики.
Возможность персонализированной медицины: подбор лечения на основе индивидуального генетического профиля пациента.
Расширенные диагностические возможности: включая пренатальную диагностику и мониторинг эффективности терапии [6].
NGS открывает новую эпоху в медицинской генетике, позволяя эффективнее диагностировать и лечить сложные заболевания и значительно улучшать качество медицинской помощи.
Список литературы
Metzker ML. Sequencing technologies — the next generation. Nature Reviews Genetics. 2010;11(1):31-46. doi:10.1038/nrg2626.
Goodwin S, McPherson JD, McCombie WR. Coming of age: ten years of next-generation sequencing technologies. Nature Reviews Genetics. 2016;17(6):333-351. doi:10.1038/nrg.2016.49.
Heather JM, Chain B. The sequence of sequencers: The history of sequencing DNA. Genomics. 2016;107(1):1-8. doi:10.1016/j.ygeno.2015.11.003.
Shendure J, Balasubramanian S, Church GM, et al. DNA sequencing at 40: past, present and future. Nature. 2017;550(7676):345-353. doi:10.1038/nature24286.
Tung N, Battelli C, Allen B, et al. Frequency of mutations in individuals with breast cancer referred for BRCA1 and BRCA2 testing using next-generation sequencing with a 25-gene panel. Cancer. 2015;121(1):25-33. doi:10.1002/cncr.29010.
Han Y, Gao S, Muegge K, Zhang W, Zhou B. Advanced Applications of RNA Sequencing and Challenges. Bioinformatics and Biology Insights. 2015;9(Suppl 1):29-46. doi:10.4137/BBI.S28991.
