Variantes de Número de Cópias: Detecção e Classificação

Uma variante de número de cópias (CNV) é um segmento de DNA que está presente em um número diferente de cópias entre indivíduos — ganho por duplicação ou perdido por deleção em relação a um genoma de referência. As CNVs são um componente importante da variação estrutural, e as questões metodológicas centrais são como detectá-las de forma confiável a partir de dados de array ou sequenciamento e como classificá-las por tamanho, estado de cópia e provável significado.

Definition

Uma variante de número de cópias é um segmento de DNA, convencionalmente de um kilobase ou maior, que difere no número de cópias presentes em comparação com um genoma de referência, surgindo como uma deleção (perda de cópia) ou uma duplicação ou amplificação de ordem superior (ganho de cópia).

Scope

Este tópico aborda o que é uma CNV, as principais tecnologias usadas para detectá-las e dimensioná-las (hibridização genômica comparativa em array, arrays de SNP e sinais de profundidade de leitura ou de extremidades pareadas de sequenciamento), e as bases pelas quais são classificadas — ganho versus perda, número de cópias, recorrência e frequência. É um tratamento de referência dos conceitos de detecção e classificação e não fornece interpretação diagnóstica para indivíduos.

Core questions

• O que distingue uma variante de número de cópias de outras variantes estruturais?
• Quais sinais — intensidade de hibridização, profundidade de leitura, evidência de extremidades pareadas e leituras divididas — são usados para chamar CNVs?
• Como as CNVs são classificadas por estado de cópia, tamanho, recorrência e frequência populacional?
• Quais são os limites de resolução e as fontes de falsos positivos de cada plataforma de detecção?

Key concepts

• Ganho de cópia (duplicação) e perda de cópia (deleção)
• Hibridização genômica comparativa em array (aCGH)
• Razão log R e frequência do alelo B em array de SNP
• Detecção por profundidade de leitura e extremidades pareadas
• Resolução de pontos de quebra
• CNV recorrente vs. não recorrente
• Frequência populacional e classificação benigna vs. patogênica

Mechanisms

A detecção de CNV traduz uma mudança física na dosagem de DNA em um sinal mensurável. A hibridização genômica comparativa em array e os arrays de SNP leem a intensidade de hibridização relativa, de modo que uma deleção diminui e uma duplicação aumenta o sinal no intervalo afetado; os arrays de SNP adicionam informações de razão alélica que ajudam a distinguir os estados de cópia. As abordagens baseadas em sequenciamento inferem o número de cópias a partir da profundidade de leitura — mais leituras se acumulam sobre regiões duplicadas e menos sobre deleções — e usam alinhamentos de extremidades pareadas discordantes e leituras divididas para localizar pontos de quebra. A classificação então combina o estado de cópia, o tamanho, se a variante se repete em pontos de quebra definidos pela arquitetura e sua frequência em populações de referência.

Clinical relevance

A análise do número de cópias é amplamente utilizada nas ciências da saúde para caracterizar ganhos e perdas genômicas, e distinguir CNVs benignas comuns de eventos raros que alteram a dosagem é central para a interpretação de dados genômicos. Esta entrada descreve como as CNVs são detectadas e categorizadas como uma questão metodológica; não é uma base para diagnóstico ou manejo individual.

Epidemiology

Inquéritos genômicos iniciais estabeleceram que as CNVs são comuns em indivíduos saudáveis: Sebat e colegas mostraram pela primeira vez o polimorfismo generalizado do número de cópias, e Redon e colegas mapearam as CNVs globais nas populações do HapMap. Catálogos subsequentes baseados em sequenciamento, incluindo o mapa de variação estrutural do 1000 Genomes, refinaram as frequências e mostraram que deleções e duplicações, em conjunto, abrangem uma grande porção do genoma variável.

History

O reconhecimento de que o número de cópias varia amplamente entre pessoas saudáveis surgiu em 2004 a partir de estudos de array de Sebat e de Iafrate e colegas, derrubando a suposição de que tal variação era rara. Mapas de CNV de genoma completo de plataformas de array seguiram em 2006, e a mudança para o sequenciamento de alto rendimento na década seguinte trouxe métodos de profundidade de leitura e de extremidades pareadas que melhoraram a resolução dos pontos de quebra e uniram a chamada de CNV à descoberta geral de variantes estruturais.

Debates

Como as diferenças entre as plataformas de detecção devem ser conciliadas?

Os chamadores baseados em arrays e sequenciamento relatam conjuntos de CNV sobrepostos, mas não idênticos, diferindo na resolução de tamanho, precisão dos pontos de quebra e sensibilidade em regiões repetitivas, de modo que a harmonização de chamadas e frequências entre plataformas permanece um desafio metodológico reconhecido.

Key figures

• Jonathan Sebat
• Stephen W. Scherer
• Charles Lee
• Evan E. Eichler
• Nigel P. Carter

Seminal works

• sebat-2004
• redon-2006
• alkan-2011

Frequently asked questions

Qual a diferença entre uma CNV e uma deleção?

Uma deleção é um tipo de variante de número de cópias (uma perda de cópia). O termo CNV é mais amplo e também inclui duplicações e ganhos de cópias de ordem superior, portanto, toda deleção do tamanho relevante é uma CNV, mas nem toda CNV é uma deleção.

Por que duas plataformas podem relatar CNVs diferentes para a mesma amostra?

Os métodos de array e sequenciamento diferem em resolução, precisão dos pontos de quebra e sensibilidade dentro de regiões repetitivas, de modo que capturam conjuntos de variantes sobrepostos, mas não idênticos, e podem dimensionar o mesmo evento de forma diferente.