De voordelen van long-read high-throughput genomische sequencing voor de causale diagnose van cerebellaire ataxie (ALICA)

Cerebellaire ataxie is een groep zeldzame neurologische aandoeningen die klinisch en genetisch heterogeen zijn, met tot nu toe enkele honderden genen en ziekten bekend. De afgelopen tien jaar heeft hun diagnose een revolutie teweeggebracht door de ontwikkeling van high-throughput sequencing-technologieën zoals exome/genome sequencing (ES/GS), waardoor het mogelijk is om bij een groeiend aantal patiënten een moleculaire diagnose te stellen. Bijna 40% van de patiënten heeft echter nog steeds geen moleculaire diagnose, wat vragen oproept over de beperkingen van sequencing-technologieën die gebaseerd zijn op een techniek die bekend staat als short-read. Eén beperking van shortread is het slechte vermogen om herhaalde motiefuitbreidingen te detecteren, een veel voorkomend mechanisme in de neurologie en geassocieerd met meer dan dertig neurogenetische ziekten. Hoewel er als reactie op dit probleem geleidelijk instrumenten voor het analyseren van ES/GS-gegevens zijn ontwikkeld, blijven hun effectiviteit en betrouwbaarheid gematigd. Tot op heden blijft de gouden standaard voor het detecteren van deze uitbreidingen gerichte benaderingen zoals PCR en Southern blot, dit zijn lange, vervelende en kostbare processen die een onafhankelijke zoektocht naar elke uitbreiding vereisen, waardoor artsen gedwongen worden uitbreidingen te selecteren en de diagnostische opbrengst beperkt wordt. Bovendien zijn er ziekten die verband houden met uitbreidingen die zo zeldzaam zijn dat geen enkel Frans laboratorium een ​​diagnostische test aanbiedt.

De recente ontwikkeling van sequencing van het genoom met lange fragmenten (long-read - lrGS) zou een oplossing kunnen bieden voor al deze problemen. Deze technologieën zijn gebaseerd op een sequencingproces waarbij DNA wordt bewaard in de vorm van grote moleculen van enkele tienduizenden basen. Regio's van het genoom die uitbreidingen bevatten, kunnen daarom direct in hun geheel worden bestudeerd, waardoor de moeilijkheden bij de reconstructie uit kleine fragmenten worden vermeden, wat het geval is bij short-read sequencing. Bovendien kan lrGS de grootte van herhaalde motieven karakteriseren en zo elke causale expansie bij een individu in één enkele analyse detecteren.

Een aantal recent gepubliceerde onderzoeken, vooral op het gebied van de neurologie, hebben het vermogen van lrGS aangetoond om pathologieën met bekende uitbreidingen (SCA36, C9ORF72) te detecteren, maar ook om nieuwe te ontdekken en zo de moleculaire basis van zeldzame pathologieën te verklaren (SCA27b, NOTCH2NLC). Hoewel deze sequencing-technologieën al een aantal jaren bestaan, is de toegang nog steeds beperkt tot onderzoekswerk en wordt deze beperkt door de hogere kosten ervan.

Hun waarde als tweedelijns diagnostisch hulpmiddel moet nog worden aangetoond. De onderzoekers stellen voor om de haalbaarheid en het diagnostische rendement van Oxford Nanopore lrGS te evalueren in duo of trio (patiënten + 1 of 2 eerstegraads familieleden) bij patiënten met cerebellaire ataxie zonder moleculaire diagnose na short-read GS. Dit zal de eerste studie zijn waarin deze lrGS-techniek in reële omstandigheden naar de tweede lijn wordt overgebracht voor de causale genetische diagnose van cerebellaire ataxie.