Sequenciamento de Genoma Completo

O sequenciamento de genoma completo (WGS) determina a sequência de nucleotídeos quase completa do genoma de um organismo em um único ensaio, em vez de visar genes ou regiões selecionadas. Ao ler tanto o DNA codificante quanto o não codificante, ele fornece o conjunto de dados genômicos primários mais abrangente e serve como entrada para montagem, chamada de variantes e análise genômica a jusante.

Definition

O sequenciamento de genoma completo é o processo laboratorial e computacional de determinar a ordem de essencialmente todos os nucleotídeos em todo o genoma de um organismo, tipicamente fragmentando o DNA, lendo os fragmentos com cobertura redundante e reconstruindo-os ou alinhando-os para recuperar a sequência completa.

Scope

A entrada aborda o que o WGS mede, a estratégia de "shotgun" de fragmentar e ler o genoma com alta cobertura, o contraste com abordagens direcionadas, como o sequenciamento de exoma completo, e o papel da profundidade de sequenciamento na determinação da sensibilidade. É um tópico metodológico e não fornece recomendações clínicas ou de teste.

Core questions

• O que o sequenciamento de genoma completo captura que o sequenciamento direcionado não captura?
• Como a estratégia de "shotgun" reconstrói um genoma completo a partir de muitos fragmentos curtos?
• Como a profundidade de sequenciamento afeta quais variantes podem ser detectadas?

Key concepts

• Sequenciamento "shotgun"
• Profundidade e cobertura de sequenciamento
• Sequenciamento de genoma completo versus exoma completo
• Regiões codificantes e não codificantes
• Química de terminadores reversíveis
• Entrada para chamada de variantes

Mechanisms

No WGS, o DNA genômico é fragmentado e lido muitas vezes, de modo que cada posição é coberta por múltiplas leituras independentes; a redundância (profundidade) permite que as chamadas de base sejam verificadas e apoia a detecção de variantes. A abordagem de "shotgun" de genoma completo, demonstrada em escala humana por Venter e colegas, quebra o genoma em fragmentos aleatórios, os sequencia e os remonta computacionalmente. A química de terminadores reversíveis posteriormente permitiu a leitura massivamente paralela precisa de genomas humanos completos a um custo muito menor. Como o WGS lê DNA não codificante, bem como codificante, ele captura variações regulatórias e estruturais que os ensaios direcionados perdem.

Clinical relevance

O sequenciamento de genoma completo é cada vez mais utilizado em pesquisa e genômica clínica para caracterizar a composição genética completa de um indivíduo, apoiando a descoberta de variantes em regiões codificantes e não codificantes. Esta entrada descreve o método e suas características de dados; é material de referência educacional e não uma recomendação para qualquer teste ou ação clínica específica.

Evidence & guidelines

A evidência fundamental é um conjunto de estudos primários marcantes: as duas sequências do genoma humano publicadas em 2001 (Venter et al.; International Human Genome Sequencing Consortium) e a demonstração do sequenciamento de genoma completo massivamente paralelo preciso por Bentley et al. (2008). Revisões metodológicas como Sims et al. (2014) documentam como a profundidade e a cobertura moldam a sensibilidade analítica.

History

O sequenciamento de genoma completo em escala humana foi alcançado pela primeira vez em 2001 por meio de dois esforços paralelos, um usando sequenciamento hierárquico baseado em clones e outro usando montagem de "shotgun" de genoma completo. A demonstração de 2008 de sequenciamento preciso com química de terminadores reversíveis tornou o WGS em escala populacional viável, e a profundidade e a cobertura tornaram-se parâmetros de design centrais à medida que o método amadurecia.

Key figures

• J. Craig Venter
• Eric Lander
• David Bentley

Seminal works

• venter-2001
• ihgsc-2001-wgs
• bentley-2008

Frequently asked questions

Como o sequenciamento de genoma completo difere do sequenciamento de exoma completo?

O sequenciamento de genoma completo lê essencialmente o genoma inteiro, incluindo regiões não codificantes e regulatórias, enquanto o sequenciamento de exoma completo visa apenas a porção codificadora de proteínas (o exoma), que é uma pequena fração do genoma.

Por que a profundidade de sequenciamento é importante no sequenciamento de genoma completo?

A profundidade (quantas leituras cobrem cada posição) determina com que confiança as chamadas de base e as variantes podem ser feitas; maior profundidade melhora a sensibilidade e a precisão, especialmente para detectar variantes de baixa frequência ou heterozigotas.