az exome szekvenálás alkalmazásával a fix költségű vizsgálatok sokkal nagyobb mélységben szekvenálhatják a mintákat, mint amit teljes genomszekvenálással el lehet érni. Ez a további mélység teszi az exome szekvenálást számos olyan alkalmazáshoz, amelyek megbízható variánshívásokat igényelnek.
ritka variáns leképezés komplex rendellenességekbenszerkesztés
a jelenlegi asszociációs vizsgálatok a genom általános variációira összpontosítottak, mivel ezeket a legkönnyebb azonosítani jelenlegi vizsgálatainkkal. A jelölt génvizsgálatokban azonban kimutatták, hogy a nagy hatású betegségeket okozó variánsok az exomokban rejlenek, és a negatív szelekció miatt sokkal alacsonyabb allélfrekvenciákban találhatók, és a jelenlegi standard genotipizálási vizsgálatokban nem írhatók be. A teljes genom szekvenálása potenciális módszer az új variáns vizsgálatára a genomban. Komplex rendellenességek (például autizmus) esetén azonban úgy gondolják, hogy számos gén összefügg a betegség kockázatával. A mögöttes kockázat ezen heterogenitása azt jelenti, hogy a génfelfedezéshez nagyon nagy mintaméretre van szükség, ezért a teljes genom szekvenálása nem különösebben költséghatékony. Ezt a mintaméreti kérdést enyhíti az új fejlett analitikai módszerek kifejlesztése, amelyek a genetikai mutációk ellenére hatékonyan térképezik fel a betegség génjeit variáns szinten ritkák. Ezenkívül a kódoló régiók variánsait sokkal alaposabban tanulmányozták, funkcionális következményeik sokkal könnyebben levezethetők, így a variánsok gyakorlati alkalmazása a megcélzott exome régióban azonnal hozzáférhetőbbé válik.
az eXom szekvenálás ritka variáns génfelfedezésben továbbra is nagyon aktív és folyamatban lévő kutatási terület: a mai napig kevés kapcsolódó gént fedeztek fel eddig, de egyre több bizonyíték van arra, hogy jelentős kockázati terhet figyeltek meg a gének halmazai között.
Mendeli rendellenességek felfedezéseSzerkesztés
a nagy hatású Mendeli rendellenességekben az eddigi eredmények azt sugallják, hogy a kódoló géneken belül egy vagy nagyon kevés változat áll az egész állapot hátterében. Ezeknek a rendellenességeknek a súlyossága miatt feltételezhető, hogy a néhány ok-okozati variáns rendkívül ritka vagy újszerű a populációban, és bármely standard genotipizálási vizsgálat hiányozna. Az Exome szekvenálás nagy lefedettségű variánshívásokat biztosít a kódolási régiók között, amelyek szükségesek a valódi változatok zajtól való elválasztásához. A mendeli génfelfedezés sikeres modellje magában foglalja a De novo variánsok felfedezését trió szekvenálással, ahol a szülők és a proband genotipizálódnak.
esettanulmányok
egy 2009 szeptemberében közzétett tanulmány a koncepció kísérletének bizonyítékát tárgyalta annak megállapítására, hogy lehetséges-e ok-okozati genetikai variánsok azonosítása exome szekvenálással. Négy személyt szekvenáltak Freeman-Sheldon szindróma (FSS) (OMIM 193700), egy ritka autoszomális domináns rendellenesség, amelyről ismert, hogy a myh3 gén mutációja okozza. Nyolc HapMap egyént is szekvenáltak a közös variánsok eltávolítására az FSS okozati génjének azonosítása érdekében. A közös változatok kizárása után a szerzők képesek voltak azonosítani a MYH3-at, ami megerősíti, hogy az exome szekvenálás felhasználható a ritka rendellenességek okozati variánsainak azonosítására. Ez volt az első jelentett tanulmány, amely az exome szekvenálást alkalmazta megközelítésként egy ritka mendeli rendellenesség ismeretlen ok-okozati génjének azonosítására.
ezt követően egy másik csoport sikeres klinikai diagnózisról számolt be egy török eredetű Bartter-szindrómás betegről. A Bartter-szindróma vese só-pazarló betegség. Az Exome szekvenálás váratlan, jól konzervált recesszív mutációt tárt fel az SLC26A3 nevű génben, amely veleszületett klorid hasmenéssel (CLD) jár. A CLD ezen molekuláris diagnózisát a referáló klinikus megerősítette. Ez a példa bizonyítékot szolgáltatott a teljes exome szekvenálás klinikai eszközként történő alkalmazásának koncepciójára a nem diagnosztizált genetikai betegségben szenvedő betegek értékelésében betegségek. Ezt a jelentést a következő generációs szekvenálási technológia első alkalmazásának tekintik a beteg molekuláris diagnosztizálására.
egy második jelentést készítettek a Miller-szindróma (Mim#263750) néven ismert mendeli rendellenességben szenvedő egyének exome szekvenálásáról, amely az autoszomális recesszív öröklődés ritka rendellenessége. Két testvért és két, egymástól független, Miller-szindrómás személyt vizsgáltak. Megvizsgálták azokat a variánsokat, amelyek potenciálisan patogének lehetnek, mint például a nem szinonim mutációk, a splice akceptor és a donor helyek, valamint a rövid kódolási Beillesztések vagy törlések. Mivel a Miller-szindróma ritka rendellenesség, várható, hogy az ok-okozati változatot korábban nem azonosították. A nyilvános SNP adatbázisokban a közös egy nukleotid polimorfizmusok (SNP) korábbi exome szekvenálási vizsgálatait használták a jelölt gének további kizárására. Ezen gének kizárása után a szerzők olyan mutációkat találtak a DHODH-ban, amelyeket megosztottak a Miller-szindrómás egyének között. Minden Miller-szindrómás egyén összetett heterozigóta volt a DHODH mutációkhoz, amelyek öröklődtek, mivel az érintett egyén minden szülője hordozónak bizonyult.
Ez volt az első alkalom, hogy az exome szekvenálással kimutatták, hogy egy ritka mendeli betegségért felelős új gént azonosítanak. Ez az izgalmas megállapítás azt mutatja, hogy az exome szekvenálás képes megtalálni az okozati géneket komplex betegségekben, ami korábban nem volt lehetséges a hagyományos módszerek korlátai miatt. A célzott befogás és a nagymértékben párhuzamos szekvenálás költséghatékony, reprodukálható és robusztus stratégiát jelent, nagy érzékenységgel és specifitással az egyes humán genomokban fehérjét kódoló változásokat okozó variánsok kimutatására.
klinikai diagnosztikaszerkesztés
az Exome szekvenálás felhasználható a betegség genetikai okának diagnosztizálására egy betegben. Az alapbetegség génmutációjának(mutációinak) azonosítása jelentős hatással lehet a diagnosztikai és terápiás megközelítésekre, irányíthatja a betegség természetének előrejelzését, és lehetővé teszi a veszélyeztetett családtagok tesztelését. Számos tényező teszi az exome szekvenálást az egyetlen génelemzés fölé, beleértve az atipikus klinikai megjelenés miatt nem tesztelt gének mutációinak azonosításának képességét, vagy azon klinikai esetek azonosításának képességét, amikor a különböző gének mutációi hozzájárulnak a különböző fenotípusok ugyanabban a betegben.
a betegség genetikai okának diagnosztizálása után ez az információ irányíthatja a megfelelő kezelés kiválasztását. Az első alkalommal, amikor ezt a stratégiát sikeresen elvégezték a klinikán, gyulladásos bélbetegségben szenvedő csecsemő kezelésében volt. Korábban számos hagyományos diagnosztikát alkalmaztak, de az eredmények nem tudták megmagyarázni a csecsemő tüneteit. Az exome szekvenálási adatok elemzése mutációt azonosított a XIAP génben. Ennek a génnek a ismerete irányította a csecsemő kezelését, ami csontvelő-transzplantációhoz vezetett, amely meggyógyította a gyermeket a betegségtől.
a kutatók exome szekvenálást alkalmaztak a Bartter-szindrómás és veleszületett klorid-hasmenéses betegek mögöttes mutációjának azonosítására. Bilgular csoportja exome szekvenálást is alkalmazott, és azonosította a mögöttes mutációt egy súlyos agyi rendellenességben szenvedő beteg esetében, kijelentve: “jelölje ki a teljes exome szekvenálás alkalmazását a betegség lokuszainak azonosítására olyan körülmények között, amelyekben a hagyományos módszerek kihívást jelentettek… Eredményeink azt mutatják, hogy ez a technológia különösen értékes lesz a génfelfedezés szempontjából azokban a körülmények között, amelyekben a feltérképezést megzavarja a lokusz heterogenitása és a diagnosztikai osztályozás határaival kapcsolatos bizonytalanság, fényes jövőre mutatva annak széles körű alkalmazását az orvostudományban”.
A Dél-afrikai Fokvárosi Egyetem kutatói exome szekvenálást alkalmaztak a CDH2 genetikai mutációjának felfedezésére, mint az aritmogén jobb kamrai kardiomiopátia (ARVC) néven ismert genetikai rendellenesség alapjául, amely növeli a szívbetegségek és a szívmegállás kockázatát.
közvetlen fogyasztói exome szekvenálás
Több vállalat kínált exome szekvenálást a fogyasztóknak.
a Knome volt az első vállalat, amely több ezer dollár költséggel kínált exome szekvenálási szolgáltatásokat a fogyasztók számára. Később a 23andMe futott egy kísérleti Wes programot, amelyet 2011 szeptemberében jelentettek be, majd 2012-ben megszüntették. A fogyasztók 999 dolláros költséggel szerezhetnek be exome adatokat. A vállalat nyers adatokat szolgáltatott, elemzést nem nyújtott be.
2012 novemberében a Dnadtc, a gén Génenkénti felosztása 80x lefedettséggel és 695 dolláros bevezető áron kezdett kínálni exómokat. Ez az ár dnadtc weboldal jelenleg $895. 2013 októberében a BGI bejelentette a személyes teljes exome szekvenálás promócióját 50X lefedettséggel, 499 dollárért. 2016 júniusában a Genos még alacsonyabb, 399 dolláros árat tudott elérni a nyálból szekvenált CLIA-tanúsítvánnyal rendelkező 75x consumer exome-val.