Se cree que muchas enfermedades graves, como el autismo, la esquizofrenia y numerosos trastornos cardíacos, son el resultado de la mutación del ADN de un individuo. Pero algunas mutaciones grandes, que todavía representan solo una pequeña fracción del genoma humano total, han sido sorprendentemente desafiantes paradetectar.
Ahora, los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST han desarrollado una forma para que los laboratorios determinen con qué precisión pueden detectar estas mutaciones, que toman la forma de grandes inserciones y deleciones en el genoma humano. El nuevo método yEl material de referencia permite a los investigadores, laboratorios clínicos y desarrolladores de tecnología comercial identificar mejor los grandes cambios genómicos que ahora se pierden y les ayudará a reducir las falsas detecciones de los cambios genómicos.
Los investigadores presentan su nuevo punto de referencia en Biotecnología de la naturaleza .
Los científicos del Proyecto del Genoma Humano generaron el primer genoma de referencia a fines de la década de 1990, reconstruido a partir de una colección de secuencias del genoma de diferentes individuos. Cuando los científicos secuencian el ADN, esencialmente lo cortan al azar en pedazos más pequeños, que luego necesitanser reconstruido como un rompecabezas.
Los componentes básicos del ADN incluyen cuatro tipos de bases: adenina A, citosina C, guanina G y timina T, unidas para formar 23 cromosomas en las células humanas. Estos códigos genéticos contienen toda la informaciónde la vida. Para comprender la base genética de una enfermedad determinada, los científicos secuencian el ADN de una persona y lo comparan con un genoma de referencia. Las diferencias entre la secuencia de ADN del individuo y el genoma de referencia se denominan variantes. Algunas de estas variantes, que pueden variar desde insercionesy se descubre que las deleciones de 50 a decenas de miles de letras o bases de los aproximadamente 6,4 mil millones de bases que componen el genoma humano están relacionadas con una enfermedad.
En los últimos ocho años, el consorcio Genoma en una botella liderado por el NIST GIAB, que incluye a miembros del gobierno federal, la academia y la industria, desarrolló puntos de referencia genómicos humanos completos para pequeñas variantes para siete individuos. Para este nuevo documento,NIST trabajó con GIAB para desarrollar un nuevo punto de referencia para grandes inserciones y eliminaciones.Para formar este punto de referencia, NIST integró resultados de 19 enfoques de análisis diferentes por miembros de GIAB, utilizando los datos públicos de GIAB de un conjunto bien caracterizado de ADN humano de una familia de orientalesAscendencia judía ashkenazi europea NIST Material de referencia 8392.
El NIST Genome in a Bottle Consortium es un consorcio público-privado-académico organizado por NIST para desarrollar la infraestructura técnica estándares de referencia, métodos de referencia y datos de referencia para permitir la traducción de la secuenciación completa del genoma humano a la práctica clínica.animación, aprenda más sobre el proceso de secuenciación del genoma y por qué los estándares son una parte tan importante de este proceso.
"Al igual que una empresa que fabrica reglas podría comparar su regla con una vara de medición estándar para asegurarse de que está midiendo la distancia correcta, los laboratorios clínicos que realizan la secuenciación de ADN pueden medir el ADN del material de referencia NIST y comparar su respuesta a este nuevo punto de referencia para ayudar a hacerseguro que miden bien las inserciones y eliminaciones grandes ", dijo el ingeniero biomédico del NIST Justin Zook.
Los laboratorios han detectado con precisión muchas inserciones y deleciones pequeñas en el genoma durante años. Uno pensaría que detectar inserciones y deleciones más grandes sería más fácil, pero en realidad es más difícil porque "las tecnologías de secuenciación más utilizadas generan cadenas relativamente cortas de código genético, lo que hace quees difícil reconstruir lo que está sucediendo ", dice Zook. Con las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN, ahora es posible detectar muchas más inserciones y eliminaciones grandes.
Imagine el genoma como un libro. El punto de referencia ayuda a los científicos a detectar grandes capítulos que faltan capítulos eliminados o que no están en el original capítulos insertados.
"la secuencia de ADN es como triturar el libro en pedazos más pequeños y luego tratar de encontrar cualquier diferencia entre el libro que fue triturado y un libro similar, tal vez el mismo libro antes de pasar por las revisiones editoriales", dijo Zook. Aunque el ADNse divide en partes más pequeñas, las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN permiten leer las partes más grandes, lo que facilita encontrar estas inserciones y eliminaciones más grandes.
El NIST Genome in a Bottle Consortium es un consorcio público-privado-académico organizado por NIST para desarrollar la infraestructura técnica estándares de referencia, métodos de referencia y datos de referencia para permitir la traducción de la secuenciación completa del genoma humano a la práctica clínica.animación, aprenda más sobre por qué es tan importante desarrollar estos materiales de referencia.
Este punto de referencia para inserciones y deleciones grandes mejorará la precisión de las tecnologías de secuenciación de ADN y los métodos de análisis, reduciendo la probabilidad de errores como falsos positivos y negativos. Un falso positivo significa detectar una inserción o eliminación en el genoma que no es real, mientras queun falso negativo significa no detectar un cambio en el genoma cuando realmente está allí.
Reducir los números falsos positivos y negativos es crítico, especialmente en entornos clínicos donde muchas enfermedades como el autismo, la esquizofrenia y la enfermedad cardiovascular se han relacionado con variantes estructurales. Por ejemplo, si un laboratorio clínico está secuenciando el ADN de un paciente, un falso negativo puederesulta en perder el cambio en el genoma que está causando la enfermedad, lo que lleva a tratamientos incorrectos.
En el futuro, las aplicaciones del punto de referencia ayudarán a los laboratorios a detectar variantes estructurales asociadas a la enfermedad al validar sus métodos.
Para los investigadores del NIST, los siguientes pasos incluyen la caracterización de regiones difíciles del genoma que contienen secuencias repetitivas. Las tecnologías y los métodos de secuencia de ADN continúan mejorando, lo que permite a los investigadores avanzar hacia regiones más desafiantes del genoma e identificar variantes estructurales que son más difíciles de detectar.
Pero según Zook, esta es precisamente la razón por la cual es divertido trabajar en esta área, ya que las tecnologías han cambiado y mejorado en los últimos 30 años. Él acredita la colaboración con GIAB como clave para estos esfuerzos: "Todo este trabajo noNo sería posible si no pudiéramos colaborar con un grupo de personas diversas con diferentes áreas de especialización "
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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