Phân tích bộ gen khối u và các bảng đa gen

Phân tích bộ gen khối u là quá trình phân tích DNA của tế bào ung thư trong phòng thí nghiệm để xác định các biến đổi soma mà nó mang, thường sử dụng các bảng đa gen – các xét nghiệm kiểm tra hàng chục đến hàng trăm gen liên quan đến ung thư trong một lần chạy bằng cách giải trình tự song song khối lượng lớn. Các bảng này nằm giữa việc xét nghiệm từng gen một và giải trình tự toàn bộ bộ gen, cung cấp phạm vi bao phủ rộng rãi các gen quan trọng về mặt lâm sàng và sinh học từ vật liệu khối u hạn chế.

Definition

Bảng đa gen là một xét nghiệm giải trình tự thế hệ tiếp theo có mục tiêu, đồng thời kiểm tra một tập hợp gen liên quan đến ung thư đã được xác định để tìm các biến đổi soma – bao gồm đột biến điểm, chèn và xóa nhỏ, thay đổi số lượng bản sao và các sắp xếp lại chọn lọc – trong axit nucleic có nguồn gốc từ khối u.

Scope

Mục này bao gồm các bảng phân tích bộ gen là gì, các loại biến đổi mà chúng phát hiện, cách chúng khác với các xét nghiệm đơn gen và giải trình tự toàn bộ bộ gen hoặc toàn bộ exome, và cách các biến thể được phát hiện được diễn giải và báo cáo. Đây là một tài liệu tham khảo về phương pháp luận trong phân tích phân tử khối u và không quy định nên đặt xét nghiệm nào hoặc cách hành động dựa trên kết quả.

Core questions

• Các loại biến đổi soma nào mà một bảng nhất định có thể phát hiện một cách đáng tin cậy?
• Các bảng có mục tiêu so sánh với giải trình tự toàn bộ exome và toàn bộ bộ gen về phạm vi bao phủ và độ sâu như thế nào?
• Các biến thể được phát hiện được lọc, diễn giải và báo cáo theo các cấp độ có ý nghĩa lâm sàng như thế nào?
• Những yếu tố phân tích nào – độ sâu, giới hạn phát hiện, chất lượng mẫu vật – chi phối tính hợp lệ của một bảng?

Key concepts

• Giải trình tự thế hệ tiếp theo có mục tiêu
• Giải trình tự song song khối lượng lớn
• Độ sâu và phạm vi bao phủ giải trình tự
• Giới hạn phát hiện và tỷ lệ alen biến thể
• Phân tích bộ gen toàn diện
• Giải trình tự toàn bộ exome và toàn bộ bộ gen
• Diễn giải biến thể theo cấp độ
• Xác nhận phân tích

Mechanisms

Axit nucleic khối u được chiết xuất, làm giàu cho các gen mục tiêu bằng phương pháp bắt lai hoặc khuếch đại, và được giải trình tự ở độ sâu cao để các biến thể chỉ có trong một phần nhỏ tế bào có thể được phát hiện so với nền. Các quy trình tin sinh học căn chỉnh các đọc, gọi các đột biến điểm, chèn và xóa nhỏ, thay đổi số lượng bản sao và các sắp xếp lại cấu trúc chọn lọc, và lọc bỏ các tạo tác dòng mầm và kỹ thuật. Các bảng tập trung giải trình tự vào các gen liên quan đến ung thư, cho phép độ sâu và độ nhạy cao hơn đối với các biến thể tần số thấp so với các phương pháp toàn bộ bộ gen với chi phí tương đương, trong khi giải trình tự toàn bộ exome và toàn bộ bộ gen đánh đổi độ sâu lấy độ rộng. Các cơ sở dữ liệu kiến thức được tuyển chọn và các tiêu chí tiêu chuẩn hóa sau đó được áp dụng để phân loại từng biến thể theo ý nghĩa lâm sàng và sinh học của nó.

Clinical relevance

Các bảng phân tích bộ gen là các xét nghiệm chủ lực của bệnh học ung thư phân tử và là phương tiện thực tế để đặc trưng hóa các khối u ở quy mô lớn. Là một chủ đề tham khảo, mục này giải thích cách thức hoạt động của các xét nghiệm đó và cách các đầu ra của chúng được cấu trúc và xác nhận; nó mô tả phương pháp luận và bằng chứng trong phòng thí nghiệm và không phải là cơ sở để lựa chọn xét nghiệm hoặc liệu pháp cho một cá nhân.

Epidemiology

Phân tích các chuỗi khối u rất lớn bằng các bảng rộng đã định lượng tần suất xảy ra các biến đổi cụ thể trên các loại ung thư và đã hỗ trợ các chỉ số có nguồn gốc từ bộ gen như gánh nặng đột biến khối u, chứng minh rằng dữ liệu bảng được tổng hợp từ nhiều bệnh nhân có thể mô tả bức tranh rộng hơn về biến đổi soma trong ung thư ở người.

History

Xét nghiệm phân tử khối u bắt đầu bằng các xét nghiệm đơn gen và điểm nóng, nhưng sự xuất hiện của giải trình tự song song khối lượng lớn đã giúp việc kiểm tra nhiều gen cùng một lúc từ các mẫu vật thường quy, thường nhỏ, trở nên khả thi. Các xét nghiệm phân tích bộ gen lâm sàng đã được xác nhận đã được phát triển và mô tả vào đầu những năm 2010, và các hiệp hội chuyên nghiệp sau đó đã công bố các tiêu chuẩn để diễn giải và báo cáo các biến thể soma mà các xét nghiệm này tạo ra, thiết lập phân tích dựa trên bảng như một thực hành chẩn đoán được xác định.

Debates

Các bảng có mục tiêu so với giải trình tự toàn bộ bộ gen hoặc toàn bộ exome

Các bảng có mục tiêu cung cấp độ sâu và độ nhạy cao cho các gen ung thư đã biết với chi phí thấp hơn, trong khi giải trình tự rộng hơn thu nhận các biến đổi bên ngoài các tập hợp gen được xác định trước và hỗ trợ các chỉ số toàn bộ bộ gen; độ rộng phù hợp phụ thuộc vào mục đích xét nghiệm và vẫn là một cuộc thảo luận phương pháp luận tích cực.

Seminal works

• frampton-2013
• li-2017

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa bảng đa gen và giải trình tự toàn bộ bộ gen là gì?

Bảng đa gen giải trình tự một tập hợp gen liên quan đến ung thư đã được xác định ở độ sâu cao, giúp cải thiện độ nhạy đối với các biến thể tần số thấp và giảm chi phí, trong khi giải trình tự toàn bộ bộ gen đọc toàn bộ bộ gen ở độ sâu thấp hơn, thu nhận các biến đổi ở bất kỳ đâu nhưng với độ nhạy thấp hơn đối với các biến thể dưới dòng hiếm.

Các loại biến đổi nào mà bảng phân tích bộ gen có thể phát hiện?

Tùy thuộc vào thiết kế của nó, một bảng có thể phát hiện đột biến điểm, chèn và xóa nhỏ, thay đổi số lượng bản sao, và các hợp nhất hoặc sắp xếp lại gen chọn lọc, và có thể hỗ trợ các phép đo phái sinh như gánh nặng đột biến khối u.