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I ricercatori sviluppano la nuova tecnologia per diminuire le alte tariffe di errore nell'ordinamento del gene

Gene di prossima generazione che ordina (NGS) le tecnologie --in quali milioni di molecole del DNA sono analizzati simultaneamente ma determinato-- fornisce teoricamente ai ricercatori ed ai clinici la capacità non invadente di identificare le mutazioni nella circolazione sanguigna. L'identificazione delle tali mutazioni permette alla diagnosi precoce di cancro e può informare le decisioni del trattamento. I ricercatori del centro del Cancro di Johns Hopkins Kimmel hanno sviluppato una nuova tecnologia per sormontare le inefficienze e le alte tariffe di errore comuni fra le tecniche d'ordinamento di prossima generazione che precedentemente hanno limitato la loro applicazione clinica.

Per correggere questi errori di ordinamento, il gruppo di ricerca dal centro di Ludwig ed il laboratorio di Lustgarten al centro del Cancro di Johns Hopkins Kimmel hanno sviluppato SaferSeqS (sistema d'ordinamento più sicuro), un miglioramento importante alle tecnologie ampiamente usate basate su una tecnologia precedente chiamata SafeSeqS (sistema d'ordinamento sicuro) ricercatori di quel Hopkins inventato una decade fa. La nuova tecnologia di SaferSeqS individua le mutazioni rare nel sangue in un modo altamente efficiente e diminuisce la tariffa di errore delle tecnologie comunemente usate per la valutazione delle mutazioni nel sangue più 100 volte.

I loro risultati sono stati riferiti il 3 maggio in biotecnologia della natura.

La presenza di mutazione in un campione clinico potrebbe essere un indicatore in anticipo che una persona ha sviluppato il cancro, dice l'autore principale di studio ed il candidato Joshua Cohen di M.D./Ph.D. Il Cancro è una malattia genetica, determinata dagli oncogeni e dai geni soppressori del tumore. Una piccola parte di cellule tumorali ha sparso il loro DNA nella circolazione sanguigna, permettendo che le loro mutazioni siano individuate via il campione di sangue.

Individuando tali mutazioni nel sangue piuttosto con la biopsia chirurgica di un tessuto cancerogeno è chiamato “una biopsia liquida.„ Tali a prove basate a sangue hanno il potenziale di individuare il cancro in una fase precedente, quando può essere messa nella remissione da chirurgia e/o dalla chemioterapia. La sfida, Cohen spiega, è che la vasta maggioranza di DNA presente nel campione di sangue è sparsa dalle celle noncancer e soltanto una frazione minuscola di DNA è derivato dal tumore. In pazienti con relativamente i cancri della fase iniziale, un campione di sangue da 10 ml conterrà soltanto una manciata di molecole con una mutazione.

“Per individuare i cancri quando hanno la migliore probabilità di essere essiccati richiedono un metodo di rilevazione che prenderà i segnali del cancro che sono presenti ad estremamente - basse frequenze,„ dice Cohen. “La sfida tecnica nella rilevazione delle queste mutazioni è analoga dell'individuazione del ago di stampa in un mucchio di fieno.„

I ricercatori hanno indirizzato questa sfida, con SaferSeqS, efficientemente etichettando entrambi i fili di ogni molecola originale presente nel sangue di una persona con un codice a barre unico. nuovi approcci biochimici richiesti per fare questo in un modo efficiente con il piccolo numero delle molecole degradate del DNA che sono solitamente presenti nel sangue. I ricercatori usano la ridondanza strutturale della molecola di DNA a doppia elica per distinguere le mutazioni reali dagli errori, un approccio chiamato ordinamento duplex. Se entrambi i fili di una molecola del DNA contengono la mutazione identica, è molto più probabile che è una mutazione reale e non un errore.

Che cosa fa SaferSeqS unico è l'etichettatura efficiente di entrambi i fili della maggior parte delle molecole del DNA che circolano nel sangue, la tariffa di errore bassa raggiunta con l'analisi di entrambi i fili di queste molecole del DNA ed il modo in cui le molecole di interesse sono arricchite prima dell'ordinamento. Complessivamente, questi avanzamenti sono alla base della potenza della nuova tecnologia,„

Joshua Cohen, autore principale di studio e candidato di M.D./Ph.D.

“Ogni molecola è sacra perché ha il potenziale di essere quella con la mutazione che stiamo cercando,„ dice Cohen. “Poiché il numero assoluto delle molecole è basso, la tecnologia deve essere altamente efficiente a catturare ogni molecola per identificare sensibile le mutazioni.„

Per verificare la specificità e la sensibilità di SaferSeqS in una regolazione clinicamente pertinente, i ricercatori hanno confrontato i campioni ai risultati precedenti dalla prova di CancerSEEK, una singola analisi del sangue che scherma per otto tipi comuni del cancro, sviluppata e riferita dallo stesso gruppo di ricerca (scienza, 2018).

I ricercatori hanno rivisitato 74 campioni di sangue dai pazienti con cancro che ha avuto risultati del falso negativo -- mutazioni inosservabili -- nello studio 2018 di CancerSEEK facendo uso di SafeSeqS. Nel loro più nuovo studio che descrive SaferSeqS, i ricercatori hanno rivalutato questi campioni di sangue. Facendo uso di SaferSeqS, hanno osservato un miglioramento notevole nella sensibilità, trovante le mutazioni precedentemente inosservabili in 68% dei campioni collaudati.

“La strategia di SaferSeqS permette la specificità tecnica altamente affidabile, che traduce ad un migliore modo fornire clinicamente relativamente i risultati significativi per i pazienti la fase iniziale ed i piccoli tumori,„ dice Cohen.

Catturando questi risultati insieme, i ricercatori concludono che SaferSeqS è altamente sensibile e specifico per la rilevazione delle mutazioni in relazione con il Cancro estremamente rare, è potenzialmente efficiente e redditizio per uso clinico e diminuisce la tariffa di errore degli approcci esistenti di mutazione-rilevazione più 100 volte.

Il punto seguente, dicono, è di convalidare i risultati e di dimostrare l'utilizzabilità clinica della tecnologia nei test clinici futuri.

I ricercatori dicono che SaferSeqS sarà la piattaforma di fondo per gli studi futuri di CancerSEEK.

Source:
Journal reference:

Cohen, J.D., et al. (2021) Detection of low-frequency DNA variants by targeted sequencing of the Watson and Crick strands. Nature Biotechnology. doi.org/10.1038/s41587-021-00900-z.