Генетическое тестирование в клинической лабораторной диагностике: настоящее и будущее

   Рассмотрены современное состояние и перспективы развития генетического тестирования в клинической лабораторной диагностике, современные форматы секвенирования нуклеиновых кислот, их достоинства и области применения. Несмотря на то что полногеномный анализ ассоциаций (GWAS) стал стандартной практикой в выявлении ОНП для определения предрасположенности к заболеваниям, отмечаются недостатки указанного подхода. Предлагается новый подход: интегративный полногеномный анализ ассоциаций (iGWAS), в котором используется информация об экспрессии генов для исследования взаимосвязи ОНП с фенотипом заболевания. Многочисленные исследования показали, что iGWAS позволяет существенно облегчить поиск генетических взаимосвязей и в этом плане превосходит метод, включающий только поиск ОНП. Проведение генетического тестирования будет способствовать реклассификации заболеваний человека на молекулярной основе. Описываются технические аспекты секвенирования с использованием нанопор, создание приложения для iPhone в качестве дополнения к миниатюрным устройствам для секвенирования и первого в мире мобильного анализатора геномных последовательностей iGenomics.

1. Van Dijk E. L., Jaszczyszyn Y., Naquin D. et al. The Third Revolution in Sequencing Technology. Trends Genet. 2018; 34 (9): 666–681. DOI: 10.1016/j.tig.2018.05.008.

2. Goldfeder R. L., Priest J. R., Zook J. M. et al. Medical implications of technical accuracy in genome sequencing. Genome Medicine. 2016 (8): 1.

3. Nurk S., Koren S., Rhie A. et al. The complete sequence of a human genome. Science. 2022; 376, 6588: 44–53. DOI: 10.1126/science.abj6987.

4. Aganezov S., Yan S. M., Soto D. C. et al. A complete reference genome improves analysis of human genetic variation. Science. 2022; 376, 6588. DOI: 10.1126/science.abl3533.

5. Gershman A., Sauria M. E.G., Guitart X. et al. Epigenetic patterns in a complete human genome. Science. 2022; 376, 6588. DOI: 10.1126/science.abj5089.

6. Altemose N., Logsdon G. F., Bzikadze A. V. et al. Complete genomic and epigenetic maps of human centromeres. Science. 2022; 376, 6588. DOI: 10.1126/science.abl4178.

7. Hoyt S. J., Storer J. M. Hartley G. A. et al. From telomere to telomere: The transcriptional and epigenetic state of human repeat elements. Science. 2022; 376, 6588. DOI: 10.1126/science.abk3112.

8. Rhie A, Nurk S, Cechova M. et al. The complete sequence of a human Y chromosome. Nature. 2023; 621, 7978: 344–354. DOI: 10.1038/s41586–023–06457-y.

9. Lal A., Chiang Z. D., Yakovenko N., Duarte F. Deep learning-based enhancement of epigenomics data with AtacWorks. Nature Communications. 2021; 12, Article number: 1507.

10. Pengfei Liu et al. Reanalysis of Clinical Exome Sequencing Data. N. Engl. J. Med. 2019; 380: 2478–2480.

11. Bellcross C. A., Page P. Z., Meaney-Delman D. Direct-to-consumer personal genome testing and cancer risk prediction. Cancer J. 2012; 18, 4: 293–302.

12. Sherry N. L., et al. Outbreak investigation using high-throughput genome sequencing within a diagnostic microbiology laboratory. J. Clin. Microbiol. 2013; 51, 5: 1396–1401.

13. Sun S., Viller M., Wang Y. et al. Predicting embryonic aneuploidy rate in IVF patients using whole-exome sequencing. Human Genetics. 2022; 141: 1615–1627.

14. Huang Y-T, Lin X et al. iGWAS: Integrative Genome-Wide Association Studies of Genetic and Genomic Data for Disease Susceptibility Using Mediation Analysis. Genetic Epidemiology. 2015; 39, 5: 347–356.

15. Replogle J. M., Saunders R. A., Pogson A. N. et al. Mapping information-rich genotype-phenotype landscapes with genome-scale Perturb-seq. Cell. 2022; 185, 14: 2559–2575.

16. Schiabor Barrett S. et al. Positive predictive value highlights four novel candidates for actionable genetic screening from analysis of 220,000 clinicogenomic records. Genetics in Medicine. 2021; DOI: 10.1038/s41436–021–01293–9.

17. Use of SNP chips to detect rare pathogenic variants: retrospective, population based diagnostic evaluation. BMJ 2021; 372 doi: 10.1136/bmj.n214.

18. Jocelyn Kaiser. ‘The complexities are staggering.’ U.S. plans huge trial of blood tests for multiple cancers. Science Insider. 2022. DOI: 10.1126/science.add6151.

19. The salivary metatranscriptome as an accurate diagnostic indicator of oral cancer. Posted Date: August 19th, 2020 doi: 10.21203/rs.3.rs-55052/v1.

20. Gorzynski J. E. et al. Ultrarapid Nanopore Genome Sequencing in a Critical Care Setting. New England Journal of Medicine, January 2022. DOI: 10.1056/nejmc2112090.

21. Schmidt J., Blessing F., Fimpler L. et al. Nanopore Sequencing in a Clinical Routine Laboratory: Challenges and Opportunities. Clin Lab. 2020 Jun 1; 66 (6). DOI: 10.7754/Clin.Lab.2019.191114.

22. Palatnick A., Zhou B., Ghedin E., Schatz M. C. aiGenomics: Comprehensive DNA sequence analysis on your Smartphone. GigaScience, 2020; 9, 12, December 2020, giaa138. doi: 10.1093/gigascience/giaa138

23. Muse E. D., Chen S-F., Liu Sh. et al. Impact of polygenic risk communication: An observational mobile application-based coronary artery disease study. NPJ Digital Medicine, 2022; 5, 30.