dzięki zastosowaniu sekwencjonowania exome, badania o stałym koszcie mogą sekwencjonować próbki do znacznie większej głębokości niż można osiągnąć przy sekwencjonowaniu całego genomu. Ta dodatkowa głębia sprawia, że sekwencjonowanie exome dobrze nadaje się do kilku aplikacji, które wymagają niezawodnych wywołań wariantowych.
mapowanie rzadkich wariantów w złożonych zaburzeniachedytuj
obecne badania asocjacyjne skupiły się na wspólnej zmienności w genomie, ponieważ są one najłatwiejsze do zidentyfikowania z naszymi obecnymi testami. Jednakże w badaniach genów kandydujących stwierdzono, że warianty chorobotwórcze o dużym działaniu leżą w obrębie exomów, a z powodu negatywnej selekcji występują w znacznie niższych częstościach alleli i mogą pozostać nietypowane w obecnych standardowych testach genotypowania. Sekwencjonowanie całego genomu jest potencjalną metodą oznaczania nowego wariantu w całym genomie. Jednak w złożonych zaburzeniach (takich jak autyzm) uważa się, że duża liczba genów wiąże się z ryzykiem choroby. Ta heterogeniczność ryzyka podstawowego oznacza, że bardzo duże rozmiary próbek są wymagane do odkrycia genów, a zatem sekwencjonowanie całego genomu nie jest szczególnie opłacalne. Ten problem wielkości próbki jest złagodzone przez rozwój nowych zaawansowanych metod analitycznych, które skutecznie map genów choroby pomimo mutacji genetycznych są rzadkie na poziomie wariantu. Ponadto warianty w regionach kodujących zostały znacznie szerzej zbadane, a ich funkcjonalne implikacje są znacznie łatwiejsze do uzyskania, dzięki czemu praktyczne zastosowania wariantów w docelowym regionie exome są bardziej natychmiast dostępne.
sekwencjonowanie Exome w rzadkich wariantach odkrywania genów pozostaje bardzo aktywnym i trwającym obszarem badań: do tej pory niewiele powiązanych genów zostało odkrytych, ale istnieje coraz więcej dowodów na to, że obserwuje się znaczny ciężar ryzyka w zestawach genów.
odkrycie zaburzeń Mendelianaedytuj
w zaburzeniach Mendlowskich o dużym skutku, dotychczasowe wyniki sugerują jeden lub bardzo małą liczbę wariantów w kodujących genach leżących u podstaw całego stanu. Ze względu na nasilenie tych zaburzeń, przypuszcza się, że kilka wariantów przyczynowych jest niezwykle rzadkich lub nowych w populacji i pomija się je w standardowym teście genotypowania. Sekwencjonowanie Exome zapewnia wywołania wariantów o wysokim zasięgu w różnych regionach kodowania, które są potrzebne do oddzielenia prawdziwych wariantów od szumu. Udany model mendlowskiego genu odkrycie wymaga odkrycie de novo warianty używać trio sekwencjonowanie, gdzie rodzice i proband genotypują.
Case studiesEdit
w opublikowanym we wrześniu 2009 roku badaniu omówiono eksperyment proof of concept w celu ustalenia, czy możliwe było zidentyfikowanie przyczynowych wariantów genetycznych za pomocą sekwencjonowania exome. Zsekwencjonowano cztery osoby z zespołem Freemana–Sheldona (FSS) (OMIM 193700), rzadkim zaburzeniem autosomalnym dominującym, o którym wiadomo, że jest spowodowanym mutacją w genie MYH3. Zsekwencjonowano również osiem osobników HapMap w celu usunięcia wspólnych wariantów w celu identyfikacji genu przyczynowego dla FSS. Po wykluczeniu wspólnych wariantów autorzy byli w stanie zidentyfikować MYH3, co potwierdza, że sekwencjonowanie exome może być wykorzystane do identyfikacji przyczynowych wariantów rzadkich zaburzeń. Było to pierwsze zgłoszone badanie, w którym zastosowano sekwencjonowanie exome jako podejście do identyfikacji nieznanego genu przyczynowego rzadkiego zaburzenia mendlowskiego.
następnie inna grupa zgłosiła pomyślną kliniczną diagnozę podejrzewanego pacjenta z zespołem Barttera pochodzenia tureckiego. Zespół Barttera jest chorobą wyniszczającą sól nerkową. Sekwencjonowanie Exome ujawniło nieoczekiwaną dobrze zachowaną recesywną mutację w genie zwanym SLC26A3, który jest związany z wrodzoną biegunką chlorkową (CLD). Ta molekularna diagnoza CLD została potwierdzona przez polecającego klinicystę. Ten przykład dostarczył dowodów na zastosowanie sekwencjonowania całego eksomu jako narzędzia klinicznego w ocenie pacjentów z niezdiagnozowanymi chorobami genetycznymi. Raport ten jest uważany za pierwsze zastosowanie technologii sekwencjonowania nowej generacji w diagnostyce molekularnej pacjenta.
przeprowadzono drugi raport na temat sekwencjonowania exome osób z zaburzeniem mendeliana znanym jako zespół Millera (mim#263750), rzadkim zaburzeniem dziedziczenia autosomalnego recesywnego. Zbadano dwoje rodzeństwa i dwie niepowiązane osoby z zespołem Millera. Zbadano warianty, które mogą być patogenne, takie jak mutacje nie będące synonimami, miejsca akceptujące splice i miejsca dawców oraz krótkie wstawki kodujące lub delecje. Ponieważ zespół Millera jest rzadkim zaburzeniem, oczekuje się, że wariant przyczynowy nie został wcześniej zidentyfikowany. Wcześniejsze badania sekwencjonowania exome wspólnych polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP) w publicznych bazach danych SNP zostały wykorzystane do dalszego wykluczenia genów kandydujących. Po wykluczeniu tych genów autorzy odkryli mutacje w DHODH, które były wspólne dla osób z zespołem Millera. Każdy osobnik z zespołem Millera był złożoną heterozygotą dla mutacji DHODH, które były dziedziczone, ponieważ każdy rodzic chorego osobnika okazał się nosicielem.
Po raz pierwszy wykazano, że sekwencjonowanie exome identyfikuje nowy gen odpowiedzialny za rzadką chorobę Mendla. To ekscytujące odkrycie pokazuje, że sekwencjonowanie exome ma potencjał lokalizowania genów sprawczych w złożonych chorobach, co wcześniej nie było możliwe ze względu na ograniczenia w tradycyjnych metodach. Ukierunkowane wychwytywanie i masowo równoległe sekwencjonowanie stanowi opłacalną, powtarzalną i solidną strategię o wysokiej czułości i swoistości do wykrywania wariantów powodujących zmiany kodujące białko w poszczególnych ludzkich genomach.
diagnostyka Klinicznaedytuj
sekwencjonowanie Exome może być stosowane do diagnozowania genetycznej przyczyny choroby u pacjenta. Identyfikacja choroby podstawowej mutacji genowej(s) może mieć poważne konsekwencje dla diagnostycznych i terapeutycznych podejść, może kierować przewidywania choroby Historii Naturalnej, i sprawia, że możliwe do badania członków rodziny zagrożonych. Istnieje wiele czynników, które sprawiają, że sekwencjonowanie exome przewyższa analizę pojedynczego genu, w tym zdolność do identyfikacji mutacji w genach, które nie zostały przetestowane z powodu nietypowej prezentacji klinicznej lub zdolność do identyfikacji przypadków klinicznych, w których mutacje z różnych genów przyczyniają się do różnych fenotypów u tego samego pacjenta.
Po zdiagnozowaniu genetycznej przyczyny choroby informacje te mogą kierować wyborem odpowiedniego leczenia. Po raz pierwszy strategia ta została pomyślnie przeprowadzona w klinice w leczeniu niemowlęcia z chorobą zapalną jelit. Wcześniej stosowano szereg konwencjonalnych metod diagnostycznych, ale wyniki nie mogły wyjaśnić objawów niemowlęcia. Analiza danych sekwencjonowania exome zidentyfikowała mutację w genie XIAP. Znajomość funkcji tego genu ukierunkowała leczenie niemowlęcia, prowadząc do przeszczepu szpiku kostnego, który wyleczył dziecko z choroby.
naukowcy wykorzystali sekwencjonowanie exome do identyfikacji podstawowej mutacji u pacjenta z zespołem Barttera i wrodzoną biegunką chlorkową. Bilgular 'S Grupa także używać exome uporządkowywać i utożsamiać zasadniczy mutacja dla pacjent z ciężki mózg malformacje, stwierdzając” podkreślać use cały exome uporządkowywać utożsamiać choroba loci w ustawieniach, w którym tradycyjne metody okazywać wyzwanie… Nasze wyniki pokazują, że technologia ta będzie szczególnie cenna dla odkrycia genów w tych warunkach, w których mapowanie zostało zakłócone przez niejednorodność locus i niepewność co do granic klasyfikacji diagnostycznej, wskazując na świetlaną przyszłość dla jej szerokiego zastosowania w medycynie”.
naukowcy z University of Cape Town w RPA wykorzystali sekwencjonowanie exome do odkrycia genetycznej mutacji CDH2 jako przyczyny choroby genetycznej znanej jako Arytmogenna kardiomiopatia prawej komory (ARVC), która zwiększa ryzyko chorób serca i zatrzymania krążenia.
bezpośrednie sekwencjonowanie exome dla konsumentów edytuj
wiele firm oferuje sekwencjonowanie exome dla konsumentów.
Knome była pierwszą firmą, która zaoferowała konsumentom usługi sekwencjonowania exome za cenę kilku tysięcy dolarów. Później 23andMe prowadził pilotażowy program WES, który został ogłoszony we wrześniu 2011 roku i został przerwany w 2012 roku. Konsumenci mogli uzyskać dane exome w cenie 999 USD. Firma dostarczyła surowe dane i nie oferowała analiz.
w listopadzie 2012 r.DNADTC, podział genów po genach, zaczął oferować exomy w 80x zasięgu i cenie wstępnej 695 USD. Ta cena za stronę internetową DNADTC jest obecnie $895. W październiku 2013 roku BGI ogłosiło promocję na personal whole exome sequencing w 50x za 499 dolarów. W czerwcu 2016 roku Genos był w stanie osiągnąć jeszcze niższą cenę 399 dolarów z certyfikowanym przez CLIA 75x consumer exome zsekwencjonowanym ze śliny.