Tecnologias de Sequenciamento de Nova Geração

O sequenciamento de nova geração (NGS), também chamado de sequenciamento de alto rendimento ou massivamente paralelo, refere-se às plataformas que leem milhões a bilhões de fragmentos de DNA simultaneamente, substituindo o método de Sanger, que lia um fragmento por vez. Essas tecnologias reduziram o custo do sequenciamento em ordens de magnitude e tornaram rotineiros os estudos de genoma completo, exoma e transcriptoma.

Definition

As tecnologias de sequenciamento de nova geração são plataformas que determinam a sequência de nucleotídeos lendo um número muito grande de fragmentos de DNA em paralelo, produzindo dados de alto rendimento a baixo custo por base, em contraste com a leitura eletroforética sequencial do sequenciamento de Sanger.

Scope

Esta entrada examina as famílias de plataformas de alto rendimento, incluindo o sequenciamento por síntese de leitura curta e abordagens de molécula única de leitura longa, como o sequenciamento por nanoporo e em tempo real de molécula única, as compensações entre comprimento de leitura e precisão que as distinguem, e seu impacto na escala da genômica. É uma visão geral metodológica, não uma comparação para decisões de compra ou testes clínicos.

Core questions

• O que distingue o sequenciamento de nova geração do sequenciamento de Sanger anterior?
• Como as plataformas de leitura curta e leitura longa diferem em comprimento de leitura, precisão e aplicações?
• Como o sequenciamento de alto rendimento mudou a escala e o custo da genômica?

Key concepts

• Sequenciamento massivamente paralelo
• Sequenciamento por síntese
• Plataformas de leitura curta versus leitura longa
• Sequenciamento em tempo real de molécula única
• Sequenciamento por nanoporo
• Compensação entre comprimento de leitura e precisão por base
• Custo por base

Mechanisms

As plataformas de alto rendimento imobilizam e leem um número enorme de fragmentos de DNA de uma só vez. O sequenciamento por síntese de leitura curta detecta cada base à medida que é incorporada, frequentemente usando terminadores reversíveis, produzindo leituras curtas, mas altamente precisas. As abordagens de leitura longa leem moléculas únicas em tempo real ou à medida que passam por um nanoporo, produzindo leituras muito mais longas que abrangem regiões repetitivas e estruturalmente complexas, ao custo de um erro por base um pouco maior. A escolha entre plataformas reflete uma compensação entre comprimento de leitura, precisão, rendimento e custo que depende do objetivo analítico.

Clinical relevance

O sequenciamento de nova geração é a ferramenta principal da pesquisa genômica moderna e da genômica clínica, possibilitando desde a detecção de variantes até a genômica de patógenos e câncer. Esta entrada descreve as tecnologias e suas compensações como material de referência e não recomenda nenhuma plataforma ou teste específico para uso individual.

Evidence & guidelines

O campo é documentado por revisões influentes que traçam a evolução da plataforma: Metzker (2010), Reuter et al. (2015) e Goodwin et al. (2016) para o panorama geral, e Wang et al. (2021) especificamente para o sequenciamento por nanoporo; Bentley et al. (2008) é um relatório primário fundamental de leitura curta.

History

Após o sequenciamento de Sanger dominar por três décadas, plataformas comerciais massivamente paralelas surgiram em meados dos anos 2000, com o sequenciamento de leitura curta por terminadores reversíveis demonstrado em escala de genoma completo em 2008. Na década seguinte, o rendimento aumentou e os custos caíram drasticamente, enquanto as plataformas de leitura longa de molécula única (sequenciamento em tempo real de molécula única e por nanoporo) amadureceram para abordar as limitações de comprimento de leitura das leituras curtas.

Key figures

• Michael Metzker
• Michael Snyder
• W. Richard McCombie
• David Bentley

Seminal works

• metzker-2009
• goodwin-2016
• wang-2021

Frequently asked questions

O que o sequenciamento de nova geração adiciona em relação ao sequenciamento de Sanger?

Ele lê milhões a bilhões de fragmentos em paralelo, em vez de um por vez, aumentando o rendimento em muitas ordens de magnitude e diminuindo o custo, o que torna práticos os estudos de genoma completo e em escala populacional.

Qual é a principal compensação entre o sequenciamento de leitura curta e o de leitura longa?

As leituras curtas são tipicamente altamente precisas, mas muito curtas para abranger repetições longas, enquanto as leituras longas cobrem regiões repetitivas e estruturalmente complexas, mas historicamente apresentaram taxas de erro por base mais altas.