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Os pesquisadores desenvolvem a nova tecnologia para reduzir taxas de erro altas em arranjar em seqüência do gene

Gene da próxima geração que arranja em seqüência (NGS) tecnologias --em que milhões de moléculas do ADN são analisados simultaneamente mas individualmente-- fornece teòrica pesquisadores e clínicos a capacidade para identificar não invasora mutações no córrego do sangue. Identificar tais mutações permite um diagnóstico mais adiantado do cancro e pode informar decisões do tratamento. Os pesquisadores do centro do cancro de Johns Hopkins Kimmel desenvolveram uma nova tecnologia para superar as incapacidades e as taxas de erro altas comuns entre a próxima geração que arranja em seqüência as técnicas que têm limitado previamente sua aplicação clínica.

Para corrigir para estes erros arranjando em seqüência, a equipa de investigação do centro de Ludwig e o laboratório de Lustgarten no centro do cancro de Johns Hopkins Kimmel desenvolveram SaferSeqS (sistema arranjando em seqüência mais seguro), uma melhoria principal às tecnologias amplamente utilizadas baseadas em uma tecnologia precedente chamada SafeSeqS (sistema arranjando em seqüência seguro) investigador desse Hopkins inventado uma década há. A tecnologia nova de SaferSeqS detecta mutações raras no sangue em uma maneira altamente eficiente e reduz a taxa de erro de tecnologias de uso geral para avaliar mutações na dobra de 100 do sangue mais.

Seus resultados foram relatados o 3 de maio na biotecnologia da natureza.

A presença de uma mutação em uma amostra clínica poderia ser um indicador adiantado que uma pessoa desenvolveu o cancro, diz o autor principal do estudo e o candidato Joshua Cohen de M.D./Ph.D. O cancro é uma doença genética, conduzida por genes dos oncogenes e de supressor do tumor. Uma parcela pequena de células cancerosas derramou seu ADN na circulação sanguínea, permitindo que suas mutações sejam detectadas através da amostra de sangue.

Detectando tais mutações no sangue com a biópsia cirúrgica de um tecido cancerígeno é chamado um pouco “uma biópsia líquida.” Tais testes sangue-baseados têm o potencial detectar o cancro em uma fase mais adiantada, quando pode ser posta na remissão pela cirurgia e/ou pela quimioterapia. O desafio, Cohen explica, é que a grande maioria do ADN actual na amostra de sangue está derramada por pilhas noncancer, e somente uma fracção minúscula do ADN é derivada do tumor. Nos pacientes com relativamente cancros da fase inicial, uma amostra de sangue de 10 mL conterá somente um punhado das moléculas com uma mutação.

“Para detectar cancros quando tiverem a melhor possibilidade da cura exigem um método de detecção que pegare os sinais do cancro que estam presente em extremamente - baixas freqüências,” diz Cohen. “O desafio técnico em detectar estas mutações é aparentado a encontrar uma agulha em um monte de feno.”

Os pesquisadores endereçaram este desafio, com SaferSeqS, eficientemente etiquetando ambas as costas de cada molécula original actual no sangue de um indivíduo com um código de barras original. Ele aproximações bioquímicas novas exigidas para fazer isto em uma maneira eficiente com o número pequeno de moléculas degradadas do ADN que estão geralmente actuais no sangue. Os investigador usam a redundância estrutural da molécula dobro-encalhada do ADN para distinguir mutações reais dos erros, uma aproximação chamada arranjar em seqüência frente e verso. Se ambas as costas de uma molécula do ADN contêm a mutação idêntica, é distante mais provável que é uma mutação real e não um erro.

O que faz SaferSeqS original é a colocação de etiquetas eficiente de ambas as costas da maioria das moléculas do ADN que circulam no sangue, a baixa taxa de erro conseguida com a análise de ambas as costas destas moléculas do ADN, e a maneira em que as moléculas do interesse são enriquecidas antes de arranjar em seqüência. Completamente, estes avanços são a base da potência da nova tecnologia,”

Joshua Cohen, autor principal do estudo e candidato de M.D./Ph.D.

“Cada molécula é sagrado porque tem o potencial ser essa com a mutação que nós estamos procurando,” diz Cohen. “Porque o número absoluto de moléculas é baixo, a tecnologia tem que ser altamente eficiente em capturar cada molécula para identificar sensìvel mutações.”

Para testar a especificidade e a sensibilidade de SaferSeqS em um ajuste clìnica relevante, os pesquisadores compararam as amostras aos resultados precedentes do teste de CancerSEEK, uma única análise de sangue que seleccionasse para oito tipos comuns do cancro, desenvolvida e relatada pela mesma equipa de investigação (ciência, 2018).

Os pesquisadores revisitaram 74 amostras de sangue dos pacientes com cancro que teve resultados do negativo falso -- mutações indetectáveis -- no estudo 2018 de CancerSEEK usando SafeSeqS. Em seu estudo mais novo que descreve SaferSeqS, os pesquisadores fizeram nova avaliação destas amostras de sangue. Usando SaferSeqS, observaram uma melhoria marcada na sensibilidade, encontrando mutações previamente indetectáveis em 68% das amostras testadas.

“A estratégia de SaferSeqS tem recursos para a especificidade técnica altamente confiável, que traduz a uma maneira melhor de fornecer clìnica relativamente resultados significativos para pacientes a fase inicial e os tumores pequenos,” diz Cohen.

Tomando estes resultados junto, os pesquisadores concluem que SaferSeqS é altamente sensível e específico para detectar mutações cancro-relacionadas extremamente raras, é potencial eficiente e eficaz na redução de custos para o uso clínico, e reduzem a taxa de erro da dobra de 100 existente das aproximações da mutação-detecção mais.

O passo seguinte, dizem, são validar os resultados e demonstrar a utilidade clínica da tecnologia em ensaios clínicos em perspectiva.

Os pesquisadores dizem que SaferSeqS será a plataforma subjacente para os estudos futuros de 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.