Korzyści z długotrwałego, wysokoprzepustowego sekwencjonowania genomu w diagnostyce przyczynowej ataksji móżdżkowej (ALICA)

Ataksje móżdżkowe to grupa rzadkich zaburzeń neurologicznych, które są heterogenne klinicznie i genetycznie i obejmują kilkaset genów i chorób znanych dotychczas. W ciągu ostatniej dekady ich diagnostyka została zrewolucjonizowana poprzez rozwój technologii sekwencjonowania o dużej przepustowości, takich jak sekwencjonowanie egzomu/genomu (ES/GS), dzięki którym możliwe jest uzyskanie diagnozy molekularnej u coraz większej liczby pacjentów. Jednak prawie 40% pacjentów pozostaje bez diagnozy molekularnej, co rodzi pytania o ograniczenia technologii sekwencjonowania opartych na technice zwanej krótkim odczytem. Jednym z ograniczeń krótkiego odczytu jest jego słaba zdolność do wykrywania powtarzających się ekspansji motywów, częstego mechanizmu w neurologii i powiązanego z ponad trzydziestoma chorobami neurogenetycznymi. Choć w odpowiedzi na ten problem stopniowo opracowywano narzędzia do analizy danych ES/GS, ich skuteczność i niezawodność pozostają umiarkowaną. Do chwili obecnej złotym standardem w wykrywaniu tych ekspansji pozostają metody ukierunkowane, takie jak PCR i Southern blot, które są długimi, żmudnymi i kosztownymi procesami, które wymagają niezależnego wyszukiwania każdej ekspansji, co zmusza klinicystów do wyboru ekspansji i ogranicza wydajność diagnostyczną. Ponadto istnieją choroby związane z rozrostami, które są tak rzadkie, że żadne francuskie laboratorium nie oferuje testów diagnostycznych.

Niedawny rozwój sekwencjonowania długich fragmentów genomu (long-read – lrGS) może zapewnić rozwiązanie wszystkich tych problemów. Technologie te opierają się na procesie sekwencjonowania, podczas którego DNA zostaje zakonserwowane w postaci dużych cząsteczek liczących kilkadziesiąt tysięcy zasad. Regiony genomu zawierające ekspansje można zatem badać bezpośrednio w całości, unikając trudności w rekonstrukcji z małych fragmentów, co ma miejsce w przypadku sekwencjonowania z krótkim odczytem. Ponadto lrGS może scharakteryzować wielkość powtarzających się motywów, a tym samym wykryć jakąkolwiek ekspansję przyczynową u danej osoby w pojedynczej analizie.

Szereg niedawno opublikowanych badań, zwłaszcza z zakresu neurologii, wykazało zdolność lrGS do wykrywania patologii o znanych ekspansjach (SCA36, C9ORF72), ale także do odkrywania nowych i w ten sposób wyjaśniania molekularnego podłoża rzadkich patologii (SCA27b, NOTCH2NLC). Chociaż te technologie sekwencjonowania istnieją już od wielu lat, dostęp do nich jest nadal ograniczony do prac badawczych i jest ograniczony ze względu na ich wyższy koszt.

Nie wykazano jeszcze ich wartości jako narzędzia diagnostycznego drugiej linii. Badacze proponują ocenę wykonalności i wydajności diagnostycznej Oxford Nanopore lrGS w duecie lub trio (pacjenci + 1 lub 2 krewnych pierwszego stopnia) u pacjentów z ataksją móżdżkową bez diagnostyki molekularnej po GS z krótkim odczytem. Będzie to pierwsze badanie, które przeniesie tę technikę lrGS na drugi rzut, w rzeczywistych warunkach, w przyczynowej diagnostyce genetycznej ataksji móżdżkowej.