käyttämällä exome-sekvensointia kiinteäkustannuksisilla tutkimuksilla voidaan sekvensoida näytteitä paljon syvemmälle kuin koko genomin sekvensoinnilla voitaisiin saavuttaa. Tämä lisäsyvyys tekee exome sekvensointi sopii hyvin useita sovelluksia, jotka tarvitsevat luotettavia variantti puhelut.
harvinaisten muunnosten kartoitus monimutkaisissa disordersEdit
tämänhetkisissä assosiaatiotutkimuksissa on keskitytty yhteiseen vaihteluun eri genomeissa, koska ne on helpointa tunnistaa nykyisistä määrityksistämme. Kuitenkin tautia aiheuttavien varianttien, joilla on suuri vaikutus, on havaittu olevan eksomeissa kandidaattigeenitutkimuksissa, ja negatiivisen valinnan vuoksi niitä esiintyy paljon pienemmillä alleelifrekvensseillä, ja ne saattavat jäädä määrittelemättä nykyisissä standardisissa genotyyppimäärityksissä. Koko genomin sekvensointi on mahdollinen menetelmä määrittää Uusi muunnos koko genomissa. Kuitenkin monimutkaisissa häiriöissä (kuten autismissa) suuren määrän geenejä ajatellaan liittyvän tautiriskiin. Taustalla olevan riskin heterogeenisuus tarkoittaa, että geenien löytämiseen tarvitaan hyvin suuria otoskokoja, eikä koko genomin sekvensointi siten ole erityisen kustannustehokasta. Tätä otoskokoongelmaa lievitetään kehittämällä uusia kehittyneitä analyyttisiä menetelmiä, jotka kartoittavat tehokkaasti taudin geenejä geenimutaatioista huolimatta ovat harvinaisia variantitasolla. Lisäksi koodausalueiden variantteja on tutkittu paljon laajemmin ja niiden toiminnallisia vaikutuksia on paljon helpompi johtaa, jolloin kohdealueen varianttien Käytännön sovellukset ovat helpommin saatavilla.
eksome-sekvensointi harvinaisten variantien geenilöydössä on edelleen hyvin aktiivinen ja jatkuva tutkimusalue: toistaiseksi on paljastunut vain muutamia geeneihin liittyviä geenejä, mutta on yhä enemmän näyttöä siitä, että merkittävä riskitaakka havaitaan eri geeniryhmien välillä.
Mendelin disorderseditin löytö
Mendelin häiriöt suuri vaikutus, havainnot toistaiseksi viittaavat yksi tai hyvin pieni määrä variantteja koodaus geenien taustalla koko ehto. Näiden häiriöiden vakavuuden vuoksi harvojen syy-seurausvaihtoehtojen oletetaan olevan erittäin harvinaisia tai uusia populaatiossa, ja ne jäisivät huomiotta millään standardoidulla genotyyppimäärityksellä. Exome-sekvensointi tarjoaa korkean peittoalueen variantipuhelut koodausalueilla, joita tarvitaan erottamaan todelliset variantit melusta. Onnistuneeseen Mendelin geenilöytömalliin kuuluu de novo-muunnosten löytäminen trio-sekvensoinnin avulla,jossa vanhemmat ja proband genotyypitetään.
tapaustutkimukset
syyskuussa 2009 julkaistussa tutkimuksessa keskusteltiin konseptikokeesta, jossa selvitettiin, oliko kausaalisia geenivariantteja mahdollista tunnistaa exome-sekvensoinnin avulla. He sekvensoivat neljä henkilöä, joilla on Freeman-Sheldonin oireyhtymä (FSS) (OMIM 193700), harvinainen autosomaalinen dominoiva häiriö, jonka tiedetään johtuvan mutaatiosta myh3-geenissä. Kahdeksan HapMap-yksilöä sekvensoitiin myös yhteisten varianttien poistamiseksi FSS: n kausaalisen geenin tunnistamiseksi. Yhteisten varianttien poissulkemisen jälkeen tekijät pystyivät tunnistamaan MYH3: n, mikä vahvistaa, että eksome-sekvensointia voidaan käyttää harvinaisten häiriöiden kausaalisten varianttien tunnistamiseen. Tämä oli ensimmäinen raportoitu tutkimus, joka käytti exome sekvensointi lähestymistapana tunnistaa tuntematon syy geeni harvinainen Mendelin häiriö.
tämän jälkeen toinen ryhmä ilmoitti onnistuneesta kliinisestä diagnoosista Turkkilaistaustaisella bartterin oireyhtymäksi epäillyllä potilaalla. Bartterin oireyhtymä on munuaisten suolaa tuhlaava sairaus. Exome-sekvensointi paljasti odottamattoman hyvin säilyneen resessiivisen mutaation slc26a3-nimisessä geenissä, joka liittyy synnynnäiseen kloridiripuliin (CLD). Suositteleva kliinikko vahvisti tämän CLD: n molekyylidiagnoosin. Tämä esimerkki osoitti, että whole-exome-sekvensointia voidaan käyttää kliinisenä välineenä arvioitaessa potilaita, joilla on diagnosoimattomia geneettisiä sairauksia. Tätä raporttia pidetään ensimmäisenä uuden sukupolven sekvensointiteknologian sovelluksena potilaan molekyylidiagnostiikkaan.
toinen raportti tehtiin Mendelin oireyhtymästä (Mim#263750) kärsivien henkilöiden eksome-sekvensoinnista, joka on harvinainen autosomaalisen resessiivisen periytymisen häiriö. Tutkimuksessa tutkittiin kahta sisarusta ja kahta toisiinsa liittymätöntä henkilöä, joilla oli Millerin oireyhtymä. He tarkastelivat variantteja, jotka voivat olla patogeenisiä, kuten ei-synonyymisiä mutaatioita, splice acceptor-ja donor-paikkoja ja lyhyitä koodausintertioita tai poistoja. Koska Millerin oireyhtymä on harvinainen häiriö, on oletettavaa, että syy-seuraussuhdetta ei ole aiemmin tunnistettu. Aiemmissa yleisten yksittäisten nukleotidien polymorfismien (SNP) eksome-sekvensointitutkimuksissa julkisissa SNP-tietokannoissa käytettiin ehdokkaiden geenien poissulkemiseen. Näiden geenien poissulkemisen jälkeen tekijät löysivät DHODHISTA mutaatioita, jotka olivat yhteisiä Millerin oireyhtymää sairastavien kesken. Jokainen Millerin oireyhtymää sairastava yksilö oli yhdisteen heterotsygootti DHODH-mutaatioille, jotka periytyivät, koska sairastuneen yksilön molemmat vanhemmat todettiin kantajiksi.
Tämä oli ensimmäinen kerta, kun exome-sekvensointi osoitettiin tunnistamaan Uusi geeni, joka on vastuussa harvinaisesta Mendelin taudista. Tämä jännittävä havainto osoittaa, että eksome-sekvensoinnilla on mahdollista paikantaa aiheuttavia geenejä monimutkaisissa sairauksissa, mikä ei aiemmin ole ollut mahdollista perinteisten menetelmien rajoitusten vuoksi. Kohdennettu talteenotto ja massiivisesti rinnakkaissekvensointi on kustannustehokas, toistettavissa oleva ja vankka strategia, jolla on suuri herkkyys ja spesifisyys havaita variantteja, jotka aiheuttavat proteiinikoodausmuutoksia yksittäisissä ihmisen genomeissa.
kliininen diagnostiikkasedit
Exome-sekvensointia voidaan käyttää potilaan geneettisen sairauden syyn diagnosointiin. Taustalla olevan sairauden geenimutaation(geenimutaatioiden) tunnistamisella voi olla merkittäviä vaikutuksia diagnostisiin ja terapeuttisiin lähestymistapoihin, se voi ohjata taudin luonnonhistorian ennustamista ja mahdollistaa riskiryhmiin kuuluvien perheenjäsenten testaamisen. On monia tekijöitä, jotka tekevät eksome-sekvensoinnista parempaa kuin yksittäinen geenianalyysi, mukaan lukien kyky tunnistaa mutaatiot geeneissä, joita ei ole testattu epätyypillisen kliinisen esitystavan vuoksi, tai kyky tunnistaa kliiniset tapaukset, joissa eri geenien mutaatiot vaikuttavat saman potilaan eri fenotyyppeihin.
kun on diagnosoitu sairauden geneettinen syy, nämä tiedot voivat ohjata sopivan hoidon valintaa. Ensimmäinen kerta, kun tämä strategia suoritettiin onnistuneesti klinikalla, oli tulehduksellista suolistosairautta sairastavan lapsen hoidossa. Aiemmin oli käytetty useita tavanomaisia diagnostiikkaa, mutta tulokset eivät pystyneet selittämään lapsen oireita. Exome-sekvensointitietojen analyysi tunnisti mutaation XIAP-geenissä. Tieto tämän geenin toiminnasta ohjasi lapsen hoitoa, mikä johti luuytimensiirtoon, joka paransi lapsen sairaudesta.
tutkijat ovat käyttäneet exome-sekvensointia tunnistamaan taustalla olevan mutaation bartterin oireyhtymää ja synnynnäistä kloridiripulia sairastavalla potilaalla. Bilgularin ryhmä käytti myös exome-sekvensointia ja tunnisti taustalla olevan mutaation potilaalle, jolla oli vakavia aivojen epämuodostumia, todeten ”korosta kokonaisen exome-sekvensoinnin käyttöä taudin lokuksen tunnistamiseksi tilanteissa, joissa perinteiset menetelmät ovat osoittautuneet haastaviksi… Tuloksemme osoittavat, että tämä teknologia on erityisen arvokasta geenien löytämiselle niissä olosuhteissa, joissa kartoitus on sekoittunut lokuksen heterogeenisuuteen ja epävarmuuteen diagnostisen luokittelun rajoista, mikä osoittaa valoisan tulevaisuuden sen laajalle sovellukselle lääketieteeseen”.
eteläafrikkalaisen Kapkaupungin yliopiston tutkijat selvittivät exome-sekvensoinnin avulla CDH2: n geneettisen mutaation olevan perussyy geneettiseen häiriöön, joka tunnetaan rytmihäiriönä oikean kammion kardiomyopatiana (arvc) ” ja joka lisää sydänsairauksien ja sydänpysähdyksen riskiä.
Direct-to-consumer exome sequencingEdit
useat yritykset ovat tarjonneet exome-sekvensointia kuluttajille.
Knome oli ensimmäinen yritys, joka tarjosi exomen sekvensointipalveluja kuluttajille useiden tuhansien dollarien hinnalla. Myöhemmin 23andMe ajoi pilottiohjelmaa, joka julkistettiin syyskuussa 2011 ja lopetettiin vuonna 2012. Kuluttajat voisivat saada exome-tietoja 999 dollarin hinnalla. Yritys toimitti raakadataa eikä tarjonnut analyysia.
marraskuussa 2012 Dnadtc, geenikohtainen jako alkoi tarjota eksomeita 80x kattavuudella ja esittelyhinnalla 695 dollaria. Tämä hinta per DNADTC sivusto on tällä hetkellä $895. Lokakuussa 2013, BGI ilmoitti promootion henkilökohtaisen koko exome sekvensointi 50x kattavuus $499. Kesäkuussa 2016 Genos pystyi saavuttamaan vielä alhaisemman 399 dollarin hinnan CLIA-sertifioidulla 75x consumer exomella, joka oli sekvensoitu syljestä.