فناوریهای ژنوتایپینگ و توالییابی
فناوریهای ژنوتایپینگ و توالییابی، روشهای آزمایشگاهی هستند که تغییرات ژنتیکی گزارششده در یک آزمایش فارماکوژنومیک را شناسایی میکنند. این فناوریها از سنجشهای هدفمند که فهرست ثابتی از واریانتهای شناختهشده را بررسی میکنند تا توالییابی نسل بعدی که بخشهایی از DNA را باز به باز میخواند، متغیر هستند. انتخاب پلتفرم تعیین میکند که کدام واریانتها قابل شناسایی هستند، چگونه آللهای نادر یا از نظر ساختاری پیچیده مدیریت میشوند، و بنابراین پروفایل فارماکوژن بیمار تا چه حد میتواند به طور کامل مشخص شود.
Definition
فناوریهای ژنوتایپینگ و توالییابی، روشهای تحلیلی هستند که برای شناسایی تغییرات ارثی DNA در فارماکوژنها استفاده میشوند، شامل سنجشهای ژنوتایپینگ هدفمند که واریانتهای از پیش تعریفشده را آزمایش میکنند و روشهای توالییابی که توالی DNA زیرین را برای شناسایی واریانتهای شناختهشده و جدید میخوانند.
Scope
این مدخل، کلاسهای اصلی فناوری تشخیص مورد استفاده در آزمایشگاههای فارماکوژنومیک را پوشش میدهد: ژنوتایپینگ واریانت تکنوکلئوتیدی هدفمند (آرایهها و سنجشهای اختصاصی آلل)، و رویکردهای توالییابی شامل توالییابی سنگر و توالییابی نسل بعدی. این مدخل توضیح میدهد که چرا پنلهای ژنوتایپینگ فقط واریانتهای از پیش تعیینشده را شناسایی میکنند در حالی که توالییابی میتواند واریانتهای جدید و پیچیده را کشف کند، و چرا فارماکوژنهای پیچیده مانند CYP2D6 هر پلتفرمی را به چالش میکشند. این یک توصیف مرجع از روشها است، نه پروتکل آزمایشگاهی یا راهنمای سفارش آزمایش.
Core questions
- تفاوت بین ژنوتایپینگ هدفمند و توالییابی چیست و هر کدام چه چیزی را شناسایی میکنند؟
- چرا پنلهای ژنوتایپینگ فقط مجموعه محدودی از واریانتها را گزارش میکنند؟
- پلتفرمهای توالییابی چگونه واریانتهای جدید یا نادر فارماکوژن را مدیریت میکنند؟
- چرا ژنهایی مانند CYP2D6 از نظر فنی برای تایپ دقیق دشوار هستند؟
Key concepts
- ژنوتایپینگ هدفمند در مقابل توالییابی غیرهدفمند
- آرایههای واریانت تکنوکلئوتیدی
- توالییابی نسل بعدی
- توالییابی سنگر
- فراخوانی آلل ستارهای و دیپلوتایپ
- تغییرات ساختاری و تعداد کپی در فارماکوژنها
- پوشش تحلیلی و واریانتهایی که یک پنل از دست میدهد
Mechanisms
سنجشهای ژنوتایپینگ هدفمند، یک نمونه DNA را برای مجموعهای از پیش تعیینشده از موقعیتهای واریانت، معمولاً واریانتهای تکنوکلئوتیدی رایج و به خوبی مشخص شده و تغییرات ساختاری انتخابشده، آزمایش میکنند؛ این روشها سریع و ارزان هستند اما فقط واریانتهایی را گزارش میکنند که برای شناسایی آنها طراحی شدهاند. در مقابل، توالییابی، توالی نوکلئوتیدی مناطق هدف را میخواند، بنابراین میتواند هم واریانتهای تثبیتشده و هم واریانتهای قبلاً مشاهدهنشده، از جمله آللهای نادری که پنلهای هدفمند نادیده میگیرند را شناسایی کند (Tafazoli et al., 2021; Roden, 2019). واریانتهای شناساییشده به تعاریف استاندارد آلل ستارهای نگاشت میشوند و در یک دیپلوتایپ ترکیب میشوند؛ کنسرسیوم تغییرات فارماکوژن، تعاریف آلل مرجع را حفظ میکند که این نگاشت را در آزمایشگاهها سازگار میسازد (Gaedigk et al., 2017; Gaedigk et al., 2021). ژنهای بسیار پلیمورف و از نظر ساختاری متغیر مانند CYP2D6، که میتوانند حذفها، تکثیرها و آللهای هیبریدی را حمل کنند، برای هر پلتفرمی از نظر فنی چالشبرانگیز باقی میمانند.
Clinical relevance
پلتفرمی که یک آزمایشگاه استفاده میکند، آنچه را که یک نتیجه فارماکوژنومیک میتواند ادعا کند، شکل میدهد: یک نتیجه ژنوتایپینگ هدفمند طبیعی فقط به این معنی است که واریانتهای آزمایششده وجود نداشتهاند، نه اینکه ژن عاری از هرگونه تغییر است. تشخیص این تمایز بخشی از ارزیابی یک گزارش فارماکوژنومیک است. این مدخل نحوه شناسایی تغییرات را توضیح میدهد و راهنمایی برای انتخاب، سفارش یا اقدام بر اساس یک آزمایش خاص نیست.
Evidence & guidelines
تعاریف آلل مرجع مورد استفاده برای تفسیر خروجی ژنوتایپینگ و توالییابی توسط کنسرسیوم تغییرات فارماکوژن تنظیم میشوند، که نامگذاری آلل ستارهای را در سراسر فارماکوژنها استاندارد میکند (Gaedigk et al., 2017; Gaedigk et al., 2021). بررسیهای توالییابی نسل بعدی در فارماکوژنومیک بالینی، پوشش مقایسهای و محدودیتهای پلتفرمها را توصیف میکنند (Tafazoli et al., 2021). اینها مراجع روششناختی هستند تا استانداردهای تجویزی مراقبت.
History
شناسایی فارماکوژنومیک با سنجشهای تکژنی و توالییابی سنگر آغاز شد، سپس با آرایههای واریانت تکنوکلئوتیدی با توان عملیاتی بالا گسترش یافت که امکان تایپ همزمان بسیاری از واریانتها را فراهم کرد. ورود توالییابی نسل بعدی، امکان خواندن کل فارماکوژنها و کشف آللهای نادر و جدید را فراهم آورد و این حوزه را از آزمایش تنها واریانتهای رایج شناختهشده به سمت توصیف کاملتر سوق داد (Tafazoli et al., 2021; Roden, 2019). به موازات آن، یکپارچهسازی نامگذاری آلل تحت کنسرسیوم تغییرات فارماکوژن، مرجع مشترکی را برای نامگذاری آنچه این فناوریها شناسایی میکنند، به این حوزه داد (Gaedigk et al., 2017).
Debates
- ژنوتایپینگ هدفمند در مقابل توالییابی برای آزمایش بالینی
- پنلهای هدفمند ارزانتر و سریعتر هستند اما واریانتهای نادر و جدید را از دست میدهند، در حالی که توالییابی کاملتر است اما پرهزینهتر و تفسیر آن پیچیدهتر است؛ تعادل مناسب برای آزمایش روتین فارماکوژنومیک هنوز مورد بحث است.
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
- آیا نتیجه ژنوتایپینگ طبیعی به این معنی است که بیمار هیچ واریانت مرتبطی ندارد؟
- لزوماً خیر. ژنوتایپینگ هدفمند فقط واریانتهای خاصی را که برای آزمایش آنها طراحی شده است، شناسایی میکند، بنابراین یک نتیجه طبیعی آن واریانتها را رد میکند اما نمیتواند واریانتهای نادر یا جدیدی را که فقط توالییابی پیدا میکند، حذف کند.
- چرا CYP2D6 برای ژنوتایپینگ دشوار تلقی میشود؟
- CYP2D6 بسیار پلیمورف است و مستعد تغییرات ساختاری مانند حذف ژن، تکثیر و آللهای هیبریدی است که شناسایی و حل دقیق آنها از نظر فنی در بسیاری از پلتفرمها دشوار است.