تقنيات التنميط الجيني والتسلسل
تقنيات التنميط الجيني والتسلسل هي الأساليب المختبرية التي تكشف عن التباين الجيني الذي يبلّغ عنه اختبار علم الجينوم الدوائي. تتراوح هذه التقنيات من الفحوصات المستهدفة التي تستجوب قائمة ثابتة من المتغيرات المعروفة إلى تسلسل الجيل التالي الذي يقرأ امتدادات الحمض النووي قاعدة تلو الأخرى. يحدد اختيار المنصة المتغيرات التي يمكن العثور عليها، وكيفية التعامل مع الأليلات النادرة أو المعقدة هيكليًا، وبالتالي مدى اكتمال توصيف الملف الجيني الدوائي للمريض.
Definition
تقنيات التنميط الجيني والتسلسل هي الأساليب التحليلية المستخدمة للكشف عن التباين الموروث في الحمض النووي في الجينات الدوائية، وتشمل فحوصات التنميط الجيني المستهدفة التي تختبر المتغيرات المحددة مسبقًا وأساليب التسلسل التي تقرأ تسلسل الحمض النووي الأساسي لتحديد المتغيرات المعروفة والجديدة.
Scope
يغطي هذا المدخل الفئات الرئيسية لتقنيات الكشف المستخدمة في مختبرات علم الجينوم الدوائي: التنميط الجيني المستهدف للمتغيرات أحادية النوكليوتيد (المصفوفات والفحوصات الخاصة بالأليلات)، ومناهج التسلسل بما في ذلك تسلسل سانجر وتسلسل الجيل التالي. يشرح هذا المدخل لماذا تكشف لوحات التنميط الجيني عن المتغيرات المحددة مسبقًا فقط بينما يمكن للتسلسل اكتشاف المتغيرات الجديدة والمعقدة، ولماذا تشكل الجينات الدوائية المعقدة مثل CYP2D6 تحديًا لكل منصة. إنه وصف مرجعي للأساليب، وليس بروتوكولًا مختبريًا أو إرشادات لطلب الاختبار.
Core questions
- ما الفرق بين التنميط الجيني المستهدف والتسلسل، وماذا يكشف كل منهما؟
- لماذا تبلغ لوحات التنميط الجيني عن مجموعة محدودة فقط من المتغيرات؟
- كيف تتعامل منصات التسلسل مع المتغيرات الجينية الدوائية الجديدة أو النادرة؟
- لماذا تعتبر جينات مثل CYP2D6 صعبة التنميط بدقة من الناحية الفنية؟
Key concepts
- التنميط الجيني المستهدف مقابل التسلسل غير المستهدف
- مصفوفات المتغيرات أحادية النوكليوتيد
- تسلسل الجيل التالي
- تسلسل سانجر
- تسمية النجمة-الأليل والنمط الجيني المزدوج
- التباين الهيكلي وعدد النسخ في الجينات الدوائية
- التغطية التحليلية والمتغيرات التي تفوتها اللوحة
Mechanisms
تختبر فحوصات التنميط الجيني المستهدفة عينة الحمض النووي لمجموعة محددة مسبقًا من مواقع المتغيرات، وعادة ما تكون متغيرات أحادية النوكليوتيد شائعة وموصوفة جيدًا وتغيرات هيكلية مختارة؛ وهي سريعة وغير مكلفة ولكنها لا تبلغ إلا عن المتغيرات التي صُممت للكشف عنها. بدلاً من ذلك، يقرأ التسلسل تسلسل النوكليوتيدات للمناطق المستهدفة، لذلك يمكنه تحديد المتغيرات الراسخة والتي لم تُلاحظ سابقًا، بما في ذلك الأليلات النادرة التي تهملها اللوحات المستهدفة (Tafazoli et al., 2021; Roden, 2019). تُربط المتغيرات المكتشفة بتعريفات النجمة-الأليل المعيارية وتُجمع في نمط جيني مزدوج (diplotype)؛ يحافظ اتحاد تباين الجينات الدوائية (Pharmacogene Variation Consortium) على تعريفات الأليلات المرجعية التي تجعل هذا الربط متسقًا عبر المختبرات (Gaedigk et al., 2017; Gaedigk et al., 2021). تظل الجينات شديدة التعددية والمتغيرة هيكليًا مثل CYP2D6، والتي يمكن أن تحمل حذفًا وتضاعفًا وأليلات هجينة، تتطلب تقنيًا كل منصة.
Clinical relevance
تشكل المنصة التي يستخدمها المختبر ما يمكن أن يدعيه نتيجة علم الجينوم الدوائي: نتيجة التنميط الجيني المستهدف الطبيعية تعني فقط أن المتغيرات التي تم اختبارها كانت غائبة، وليس أن الجين خالٍ من جميع التباينات. يعد إدراك هذا التمييز جزءًا من تقييم تقرير علم الجينوم الدوائي. يصف هذا المدخل كيفية اكتشاف التباين وليس إرشادات حول اختيار أو طلب أو التصرف بناءً على اختبار معين.
Evidence & guidelines
يتم تنسيق تعريفات الأليلات المرجعية المستخدمة لتفسير مخرجات التنميط الجيني والتسلسل بواسطة اتحاد تباين الجينات الدوائية (Pharmacogene Variation Consortium)، الذي يوحد تسمية النجمة-الأليل عبر الجينات الدوائية (Gaedigk et al., 2017; Gaedigk et al., 2021). تصف مراجعات تسلسل الجيل التالي في علم الجينوم الدوائي السريري التغطية المقارنة والقيود المفروضة على المنصات (Tafazoli et al., 2021). هذه مراجع منهجية وليست معايير رعاية إلزامية.
History
بدأ الكشف عن الجينات الدوائية بفحوصات الجين الواحد وتسلسل سانجر، ثم توسع مع مصفوفات المتغيرات أحادية النوكليوتيد عالية الإنتاجية التي سمحت بتنميط العديد من المتغيرات في وقت واحد. أتاح وصول تسلسل الجيل التالي قراءة الجينات الدوائية بأكملها واكتشاف الأليلات النادرة والجديدة، مما حول المجال من اختبار المتغيرات المعروفة الشائعة فقط نحو توصيف أكثر اكتمالاً (Tafazoli et al., 2021; Roden, 2019). بالتوازي، أدى توحيد تسمية الأليلات تحت مظلة اتحاد تباين الجينات الدوائية إلى تزويد المجال بمرجع مشترك لتسمية ما تكشفه هذه التقنيات (Gaedigk et al., 2017).
Debates
- التنميط الجيني المستهدف مقابل التسلسل للاختبارات السريرية
- اللوحات المستهدفة أرخص وأسرع ولكنها تفوت المتغيرات النادرة والجديدة، بينما التسلسل أكثر اكتمالاً ولكنه أغلى وأكثر تعقيدًا في التفسير؛ ولا يزال التوازن المناسب للاختبارات الروتينية للجينوم الدوائي قيد النقاش.
Key figures
- Andrea Gaedigk
- Magnus Ingelman-Sundberg
- Teri E. Klein
- Dan M. Roden
Related topics
Seminal works
- gaedigk-2017
- tafazoli-2021
- roden-2019
Frequently asked questions
- هل تعني نتيجة التنميط الجيني الطبيعية أن المريض ليس لديه متغيرات ذات صلة؟
- ليس بالضرورة. يكشف التنميط الجيني المستهدف فقط عن المتغيرات المحددة التي صُمم لاختبارها، لذا فإن النتيجة الطبيعية تستبعد تلك المتغيرات ولكن لا يمكنها استبعاد المتغيرات النادرة أو الجديدة التي لا يمكن العثور عليها إلا بالتسلسل.
- لماذا يعتبر CYP2D6 صعب التنميط الجيني؟
- CYP2D6 شديد التعددية وعرضة للتغيرات الهيكلية مثل حذف الجينات وتضاعفها والأليلات الهجينة، والتي يصعب تقنيًا اكتشافها وحلها بدقة على العديد من المنصات.