소뇌 운동실조의 원인 진단을 위한 장시간 판독의 높은 처리량 게놈 시퀀싱의 이점 (ALICA)

소뇌 운동실조증은 임상적으로나 유전적으로 이질적인 희귀 신경 장애 그룹으로, 현재까지 수백 개의 유전자와 질병이 알려져 있습니다. 지난 10년 동안 엑솜/게놈 시퀀싱(ES/GS)과 같은 처리량이 높은 시퀀싱 기술의 개발로 진단에 혁명이 일어났고, 점점 더 많은 환자에서 분자 진단을 얻을 수 있게 되었습니다. 그러나 환자의 거의 40%가 분자진단을 받지 못한 상태로 남아 있어 단기 판독(Short-read) 기술을 기반으로 한 시퀀싱 기술의 한계에 대한 의문이 제기됩니다. 짧은 읽기의 한 가지 한계는 반복되는 모티프 확장을 감지하는 능력이 부족하다는 것입니다. 이는 신경학에서 자주 발생하는 메커니즘이며 30개 이상의 신경유전 질환과 관련이 있습니다. 이 문제에 대응하여 ES/GS 데이터 분석 도구가 점진적으로 개발되었지만 그 효과와 신뢰성은 여전히 ​​보통 수준입니다. 현재까지 이러한 확장을 탐지하기 위한 표준은 PCR 및 서던 블롯과 같은 표적 접근 방식으로 남아 있습니다. 이는 각 확장에 대해 독립적인 검색이 필요한 길고 지루하며 비용이 많이 드는 프로세스이므로 임상의는 확장을 선택해야 하고 진단 수율이 제한됩니다. 또한, 확장과 관련된 질병이 너무 드물어서 프랑스 실험실에서는 진단 테스트를 제공하지 않습니다.

최근 긴 단편 게놈 서열분석(long-read - lrGS)의 개발은 이러한 모든 문제에 대한 해결책을 제공할 수 있습니다. 이러한 기술은 DNA가 수만 염기의 큰 분자 형태로 보존되는 시퀀싱 과정을 기반으로 합니다. 따라서 확장을 포함하는 게놈 영역을 전체적으로 직접 연구할 수 있으므로 짧은 읽기 시퀀싱의 경우와 같은 작은 조각에서 재구성하는 어려움을 피할 수 있습니다. 또한 lrGS는 반복되는 모티프의 크기를 특성화하여 단일 분석으로 개인의 인과 관계 확장을 감지할 수 있습니다.

특히 신경학 분야에서 최근 발표된 다수의 연구에서는 lrGS가 알려진 확장(SCA36, C9ORF72)이 있는 병리를 감지할 뿐만 아니라 새로운 병리를 발견하여 희귀 병리(SCA27b, NOTCH2NLC)의 분자 기반을 설명하는 능력을 보여주었습니다. 이러한 시퀀싱 기술은 수년 동안 사용되어 왔지만 여전히 연구 작업으로만 접근이 제한되고 높은 비용으로 인해 제한됩니다.

2차 진단 도구로서의 가치는 아직 입증되지 않았습니다. 연구자들은 짧은 읽기 GS 후 분자 진단이 없는 소뇌 실조증 환자에서 2인 또는 3인(환자 + 1촌 친척 1~2명)에서 Oxford Nanopore lrGS의 타당성과 진단 수율을 평가할 것을 제안합니다. 이는 소뇌 운동실조의 원인 유전 진단을 위해 이 lrGS 기술을 실제 상황에서 두 번째 라인으로 이전하는 첫 번째 연구가 될 것입니다.