Mediante el uso de la secuenciación de exomas, los estudios de costo fijo pueden secuenciar muestras a una profundidad mucho mayor que la que se podría lograr con la secuenciación del genoma completo. Esta profundidad adicional hace que la secuenciación de exomas sea adecuada para varias aplicaciones que necesitan llamadas de variantes confiables.
Mapeo de variantes raras en trastornos complejoseditar
Los estudios de asociación actuales se han centrado en la variación común en todo el genoma, ya que son los más fáciles de identificar con nuestros ensayos actuales. Sin embargo, se ha encontrado que las variantes causantes de enfermedades de gran efecto se encuentran dentro de los exomas en estudios de genes candidatos, y debido a la selección negativa, se encuentran en frecuencias de alelos mucho más bajas y pueden permanecer sin tipo en los ensayos de genotipado estándar actuales. La secuenciación del genoma completo es un método potencial para analizar variantes novedosas en todo el genoma. Sin embargo, en trastornos complejos (como el autismo), se cree que una gran cantidad de genes están asociados con el riesgo de enfermedad. Esta heterogeneidad del riesgo subyacente significa que se requieren tamaños de muestra muy grandes para el descubrimiento de genes y, por lo tanto, la secuenciación del genoma completo no es particularmente rentable. Este problema del tamaño de la muestra se alivia con el desarrollo de nuevos métodos analíticos avanzados, que mapean eficazmente los genes de la enfermedad a pesar de que las mutaciones genéticas son raras a nivel de variante. Además, las variantes en regiones de codificación han sido estudiadas mucho más extensamente y sus implicaciones funcionales son mucho más fáciles de derivar, lo que hace que las aplicaciones prácticas de las variantes dentro de la región del exoma objetivo sean más accesibles de inmediato.
La secuenciación de exomas en el descubrimiento de genes de variantes raras sigue siendo un área de investigación muy activa y en curso: hasta la fecha, se han descubierto pocos genes asociados hasta el momento, pero hay cada vez más evidencia de que se observa una carga significativa de riesgo en todos los conjuntos de genes.
Descubrimiento de trastornos mendelioseditar
En los trastornos mendelianos de gran efecto, los hallazgos hasta el momento sugieren una o una cantidad muy pequeña de variantes dentro de los genes codificadores subyacentes a toda la afección. Debido a la gravedad de estos trastornos, se presume que las pocas variantes causales son extremadamente raras o novedosas en la población, y se perderían en cualquier ensayo de genotipado estándar. La secuenciación de exomas proporciona llamadas de variantes de alta cobertura a través de regiones de codificación, que son necesarias para separar las variantes verdaderas del ruido. Un modelo exitoso de descubrimiento de genes mendelianos implica el descubrimiento de variantes de novo utilizando secuenciación en trío, donde se genotipan los padres y el probanda.
Estudios de casosedItar
Un estudio publicado en septiembre de 2009 discutió un experimento de prueba de concepto para determinar si era posible identificar variantes genéticas causales utilizando la secuenciación de exomas. Secuenciaron a cuatro individuos con síndrome de Freeman-Sheldon (FSS) (OMIM 193700), un trastorno autosómico dominante raro que se sabe que es causado por una mutación en el gen MYH3. También se secuenciaron ocho individuos de HapMap para eliminar variantes comunes con el fin de identificar el gen causal del SSF. Después de la exclusión de variantes comunes, los autores fueron capaces de identificar MYH3, lo que confirma que la secuenciación del exoma se puede utilizar para identificar variantes causales de trastornos raros. Este fue el primer estudio reportado que utilizó la secuenciación de exomas como un enfoque para identificar un gen causal desconocido para un trastorno mendeliano poco frecuente.
Posteriormente, otro grupo reportó un diagnóstico clínico exitoso de un paciente sospechoso de síndrome de Bartter de origen turco. El síndrome de Bartter es una enfermedad renal por pérdida de sal. La secuenciación del exoma reveló una mutación recesiva bien conservada inesperada en un gen llamado SLC26A3 que se asocia con diarrea congénita por cloruro (CLD). Este diagnóstico molecular de la EPC fue confirmado por el médico de referencia. Este ejemplo proporcionó una prueba de concepto del uso de la secuenciación del exoma completo como herramienta clínica en la evaluación de pacientes con enfermedades genéticas no diagnosticadas. Este informe se considera la primera aplicación de la tecnología de secuenciación de próxima generación para el diagnóstico molecular de un paciente.
Se realizó un segundo informe sobre la secuenciación del exoma de individuos con un trastorno mendeliano conocido como síndrome de Miller (MIM#263750), un trastorno poco frecuente de herencia autosómica recesiva. Se estudiaron dos hermanos y dos individuos no emparentados con síndrome de Miller. Analizaron variantes que tienen el potencial de ser patógenas, como mutaciones no sinónimos, sitios receptores y donantes de empalmes e inserciones o eliminaciones de codificación corta. Dado que el síndrome de Miller es un trastorno poco frecuente, se espera que la variante causal no haya sido identificada previamente. Se utilizaron estudios previos de secuenciación de exomas de polimorfismos de nucleótido único (SNP) comunes en bases de datos públicas de SNP para excluir aún más los genes candidatos. Después de la exclusión de estos genes, los autores encontraron mutaciones en DHODH que fueron compartidas entre individuos con síndrome de Miller. Cada individuo con síndrome de Miller era un heterocigoto compuesto para las mutaciones de DHODH que se heredaron cuando se descubrió que cada padre de un individuo afectado era portador.
Esta fue la primera vez que se demostró que la secuenciación del exoma identificaba un gen nuevo responsable de una enfermedad mendeliana rara. Este emocionante hallazgo demuestra que la secuenciación de exomas tiene el potencial de localizar genes causantes en enfermedades complejas, lo que anteriormente no había sido posible debido a las limitaciones de los métodos tradicionales. La captura dirigida y la secuenciación paralela masiva representan una estrategia rentable, reproducible y robusta con alta sensibilidad y especificidad para detectar variantes que causan cambios en la codificación de proteínas en genomas humanos individuales.
Diagnósticos clínicoseditar
La secuenciación del exoma se puede utilizar para diagnosticar la causa genética de la enfermedad en un paciente. La identificación de la(s) mutación (es) genética (es) de la enfermedad subyacente puede tener implicaciones importantes para el diagnóstico y los enfoques terapéuticos, puede guiar la predicción de la historia natural de la enfermedad y permite realizar pruebas a los miembros de la familia en riesgo. Hay muchos factores que hacen que la secuenciación de exomas sea superior al análisis de un solo gen, incluida la capacidad de identificar mutaciones en genes que no se evaluaron debido a una presentación clínica atípica o la capacidad de identificar casos clínicos en los que mutaciones de diferentes genes contribuyen a los diferentes fenotipos en el mismo paciente.
Habiendo diagnosticado una causa genética de una enfermedad, esta información puede guiar la selección del tratamiento adecuado. La primera vez que esta estrategia se realizó con éxito en la clínica fue en el tratamiento de un bebé con enfermedad inflamatoria intestinal. Anteriormente se habían utilizado varios diagnósticos convencionales, pero los resultados no podían explicar los síntomas del bebé. El análisis de los datos de secuenciación del exoma identificó una mutación en el gen XIAP. El conocimiento de la función de este gen guió el tratamiento del bebé, lo que condujo a un trasplante de médula ósea que curó al niño de la enfermedad.
Los investigadores han utilizado la secuenciación del exoma para identificar la mutación subyacente en un paciente con síndrome de Bartter y diarrea congénita por cloruro. El grupo de Bilgular también utilizó la secuenciación del exoma e identificó la mutación subyacente en un paciente con malformaciones cerebrales graves, afirmando que » resalta el uso de la secuenciación del exoma completo para identificar los loci de la enfermedad en entornos en los que los métodos tradicionales han demostrado ser desafiantes… Nuestros resultados demuestran que esta tecnología será particularmente valiosa para el descubrimiento de genes en aquellas condiciones en las que la cartografía se ha visto confundida por la heterogeneidad del locus y la incertidumbre sobre los límites de la clasificación diagnóstica, lo que apunta a un futuro brillante para su amplia aplicación a la medicina».
Investigadores de la Universidad de Ciudad del Cabo, Sudáfrica, utilizaron la secuenciación de exomas para descubrir la mutación genética de CDH2 como la causa subyacente de un trastorno genético conocido como miocardiopatía arritmogénica del ventrículo derecho (ARVC), que aumenta el riesgo de enfermedad cardíaca y paro cardíaco.
Secuenciación de exomas directa al consumidoreditar
Varias empresas han ofrecido secuenciación de exomas a los consumidores.
Knome fue la primera compañía en ofrecer servicios de secuenciación de exomas a los consumidores, a un costo de varios miles de dólares. Más tarde, 23andMe ejecutó un programa piloto de WES que se anunció en septiembre de 2011 y se suspendió en 2012. Los consumidores podrían obtener datos de exoma a un costo de 9 999. La empresa proporcionó datos brutos y no ofreció análisis.
En noviembre de 2012, DNADTC, una división de Gen por Gen, comenzó a ofrecer exomas a una cobertura de 80X y un precio de introducción de $695. Este precio por sitio web de DNADTC es actualmente de 8 895. En octubre de 2013, BGI anunció una promoción para secuenciación personal de exomas completos a una cobertura de 50X por 4 499. En junio de 2016, Genos logró un precio aún más bajo de $399 con un exoma de consumo 75X certificado por CLIA secuenciado a partir de saliva.