En utilisant le séquençage des exomes, les études à coût fixe peuvent séquencer des échantillons à une profondeur beaucoup plus élevée que celle qui pourrait être obtenue avec le séquençage du génome entier. Cette profondeur supplémentaire rend le séquençage exome bien adapté à plusieurs applications nécessitant des appels de variantes fiables.
Cartographie de variantes rares dans des troubles complexesdit
Les études d’association actuelles se sont concentrées sur la variation commune à travers le génome, car celles-ci sont les plus faciles à identifier avec nos tests actuels. Cependant, des variants pathogènes à effet important se trouvent dans les exomes dans les études de gènes candidats et, en raison de la sélection négative, se trouvent dans des fréquences alléliques beaucoup plus faibles et peuvent rester non typées dans les tests de génotypage standard actuels. Le séquençage du génome entier est une méthode potentielle pour tester une nouvelle variante à travers le génome. Cependant, dans les troubles complexes (tels que l’autisme), on pense qu’un grand nombre de gènes sont associés au risque de maladie. Cette hétérogénéité du risque sous-jacent signifie que de très grandes tailles d’échantillons sont nécessaires pour la découverte de gènes et que le séquençage du génome entier n’est donc pas particulièrement rentable. Ce problème de taille d’échantillon est atténué par le développement de nouvelles méthodes analytiques avancées, qui cartographient efficacement les gènes de la maladie malgré les mutations génétiques rares au niveau des variantes. De plus, les variantes dans les régions de codage ont été beaucoup plus étudiées et leurs implications fonctionnelles sont beaucoup plus faciles à dériver, ce qui rend les applications pratiques des variantes dans la région d’exome ciblée plus immédiatement accessibles.
Le séquençage des exomes dans la découverte de gènes de variantes rares reste un domaine de recherche très actif et en cours: à ce jour, peu de gènes associés ont été découverts jusqu’à présent, mais il existe de plus en plus de preuves qu’un fardeau de risque important est observé entre les ensembles de gènes.
Découverte des troubles mendéliensmodifier
Dans les troubles mendéliens à effet important, les résultats obtenus jusqu’à présent suggèrent qu’un ou un très petit nombre de variantes au sein de gènes codants sous-tendent l’ensemble de la condition. En raison de la gravité de ces troubles, les quelques variantes causales sont présumées extrêmement rares ou nouvelles dans la population, et seraient omises par tout test de génotypage standard. Le séquençage Exome fournit des appels de variantes à couverture élevée entre les régions de codage, qui sont nécessaires pour séparer les vraies variantes du bruit. Un modèle réussi de découverte du gène mendélien implique la découverte de variants de novo en utilisant le séquençage en trio, où les parents et le proband sont génotypés.
Études de casmodiFier
Une étude publiée en septembre 2009 a discuté d’une expérience de preuve de concept visant à déterminer s’il était possible d’identifier des variantes génétiques causales en utilisant le séquençage des exomes. Ils ont séquencé quatre individus atteints du syndrome de Freeman–Sheldon (FSS) (OMIM 193700), un trouble autosomique dominant rare connu pour être causé par une mutation du gène MYH3. Huit individus HapMap ont également été séquencés pour éliminer les variants communs afin d’identifier le gène causal de la FSS. Après exclusion des variantes courantes, les auteurs ont pu identifier MYH3, ce qui confirme que le séquençage des exomes peut être utilisé pour identifier des variantes causales de troubles rares. Il s’agissait de la première étude rapportée qui utilisait le séquençage des exomes comme approche pour identifier un gène causal inconnu pour un trouble mendélien rare.
Par la suite, un autre groupe a signalé un diagnostic clinique réussi d’un patient suspecté de syndrome de Bartter d’origine turque. Le syndrome de Bartter est une maladie rénale qui gaspille du sel. Le séquençage des exomes a révélé une mutation récessive inattendue bien conservée dans un gène appelé SLC26A3 qui est associée à une diarrhée congénitale au chlorure (CLD). Ce diagnostic moléculaire de CLD a été confirmé par le clinicien référent. Cet exemple a fourni une preuve de concept de l’utilisation du séquençage de l’exome entier comme outil clinique dans l’évaluation de patients atteints de maladies génétiques non diagnostiquées. Ce rapport est considéré comme la première application de la technologie de séquençage de nouvelle génération pour le diagnostic moléculaire d’un patient.
Un deuxième rapport a été réalisé sur le séquençage des exomes d’individus atteints d’un trouble mendélien connu sous le nom de syndrome de Miller (MIM #263750), un trouble rare d’hérédité autosomique récessive. Deux frères et sœurs et deux individus non apparentés atteints du syndrome de Miller ont été étudiés. Ils ont examiné des variantes susceptibles d’être pathogènes, telles que des mutations non synonymes, des sites accepteurs et donneurs d’épissures et des insertions ou suppressions de codage courtes. Étant donné que le syndrome de Miller est un trouble rare, on s’attend à ce que la variante causale n’ait pas été identifiée auparavant. Des études antérieures de séquençage d’exomes de polymorphismes nucléotidiques simples courants (SNP) dans des bases de données publiques de SNP ont été utilisées pour exclure davantage les gènes candidats. Après l’exclusion de ces gènes, les auteurs ont trouvé des mutations dans DHODH qui étaient partagées entre les individus atteints du syndrome de Miller. Chaque individu atteint du syndrome de Miller était un hétérozygote composé pour les mutations DHODH qui ont été héritées car chaque parent d’un individu affecté s’est avéré être porteur.
C’était la première fois que le séquençage d’exomes permettait d’identifier un nouveau gène responsable d’une maladie mendélienne rare. Cette découverte passionnante démontre que le séquençage des exomes a le potentiel de localiser les gènes responsables de maladies complexes, ce qui n’était pas possible auparavant en raison des limites des méthodes traditionnelles. La capture ciblée et le séquençage massivement parallèle représentent une stratégie rentable, reproductible et robuste avec une sensibilité et une spécificité élevées pour détecter les variants provoquant des changements de codage des protéines dans les génomes humains individuels.
Diagnostics cliniquesdit
Le séquençage des exomes peut être utilisé pour diagnostiquer la cause génétique de la maladie chez un patient. L’identification de la ou des mutations génétiques sous-jacentes de la maladie peut avoir des implications majeures pour les approches diagnostiques et thérapeutiques, peut guider la prédiction de l’histoire naturelle de la maladie et permet de tester les membres de la famille à risque. De nombreux facteurs rendent le séquençage des exomes supérieur à l’analyse d’un seul gène, notamment la capacité d’identifier des mutations dans des gènes qui n’ont pas été testés en raison d’une présentation clinique atypique ou la capacité d’identifier des cas cliniques où des mutations de gènes différents contribuent aux différents phénotypes chez le même patient.
Après avoir diagnostiqué une cause génétique d’une maladie, ces informations peuvent guider le choix du traitement approprié. La première fois que cette stratégie a été réalisée avec succès en clinique, c’était dans le traitement d’un nourrisson atteint d’une maladie inflammatoire de l’intestin. Un certain nombre de diagnostics conventionnels avaient déjà été utilisés, mais les résultats ne pouvaient expliquer les symptômes du nourrisson. L’analyse des données de séquençage des exomes a permis d’identifier une mutation du gène XIAP. La connaissance de la fonction de ce gène a guidé le traitement du nourrisson, conduisant à une greffe de moelle osseuse qui a guéri l’enfant de la maladie.
Les chercheurs ont utilisé le séquençage des exomes pour identifier la mutation sous-jacente chez un patient atteint du syndrome de Bartter et d’une diarrhée congénitale au chlorure. Le groupe de Bilgular a également utilisé le séquençage des exomes et a identifié la mutation sous-jacente chez un patient présentant de graves malformations cérébrales, déclarant: « mettez en évidence l’utilisation du séquençage des exomes entiers pour identifier les locus de la maladie dans des contextes où les méthodes traditionnelles se sont révélées difficiles… Nos résultats démontrent que cette technologie sera particulièrement utile pour la découverte de gènes dans les conditions dans lesquelles la cartographie a été confondue par l’hétérogénéité des locus et l’incertitude quant aux limites de la classification diagnostique, ce qui laisse entrevoir un avenir prometteur pour son large application à la médecine « .
Des chercheurs de l’Université du Cap, en Afrique du Sud, ont utilisé le séquençage des exomes pour découvrir la mutation génétique de CDH2 comme cause sous-jacente d’une maladie génétique connue sous le nom de cardiomyopathie arythmogène du ventricule droit (ARVC) » qui augmente le risque de maladie cardiaque et d’arrêt cardiaque.
Séquençage direct des exomesmodiFier
Plusieurs entreprises ont proposé le séquençage des exomes aux consommateurs.
Knome a été la première entreprise à offrir des services de séquençage exome aux consommateurs, pour un coût de plusieurs milliers de dollars. Plus tard, 23andMe a lancé un programme pilote WES qui a été annoncé en septembre 2011 et a été abandonné en 2012. Les consommateurs pouvaient obtenir des données exome au coût de 999 $. La société a fourni des données brutes et n’a pas proposé d’analyse.
En novembre 2012, DNADTC, une division de Gène par gène a commencé à offrir des exomes à une couverture de 80X et un prix de lancement de 695 $. Ce prix par site Web DNADTC est actuellement de 895 $. En octobre 2013, BGI a annoncé une promotion pour le séquençage d’exome entier personnel à une couverture 50X pour 499 $. En juin 2016, Genos a pu atteindre un prix encore plus bas de 399 $ avec un exome consommateur 75X certifié CLIA séquencé à partir de salive.