Дорогое удовольствие?

ПЦР (полимеразно-цепная реакция) в реальном времени является отличным недорогим способом для поиска замен «букв» в известной позиции гена. А что делать, если мы не знаем, в какой позиции произошла мутация? Мы знаем только ген, в котором она наиболее вероятна. Зная ген болезни, мы можем полностью просеквенировать его, например, по Сенгеру. Тоже довольно точный, удобный и недорогой способ для коротких генов. Но часто мы не знаем не только в какой позиции, но и в каком гене произошла мутация, а имеем только предположительный набор генов, в которых мутация наиболее вероятна при данных проявлениях болезни. Что делать в таком случае? Если секвенировать приходится несколько десятков генов и если гены длинные, то цена за анализ методом Сенгера может быть более 300 тысяч рублей.

В таком случае встает очевидный вопрос: если просеквенировать все гены сразу (всего их около 25000) с помощью секвенирования нового поколения стоит 300 тысяч рублей, то зачем секвенировать только эти 20 генов за те же 300 тысяч, может, тогда быстрее, проще и дешевле сделать анализ всех генов сразу, тогда мы получим более богатый исходный материал и сможем если не сейчас, то когда накопятся нужные данные, проанализировать гены, не делая этот дорогой тест повторно, а просто используя полученные ранее результаты.

Вот это идея! Имея представление о том, как проводится секвенирование по Сенгеру, я решила узнать, как же выглядят результаты полногеномного секвенирования, чтобы представить, как с ними можно работать. Самым многообещающим аппаратом на рынке полногеномного секвенирования (хотя их несколько разных видов и технологий) считается аппарат марки Illumina (Иллюмина). Он довольно дорогой, в Москве есть несколько таких аппаратов в разных учреждениях. Мне давно хотелось посмотреть, как выглядит геном (геном – совокупность всех генов, определяющая свойства человека, это последовательность из трех миллиардов букв A, C, G, T). Если не удастся посмотреть на геном, то хотя бы на экзом (экзом – совокупность всех частей генов, экзонов, с которых идет синтез белков – кирпичиков тела человека, что составляет 1 – 2% от всего генома). Как это выглядит после анализа образца крови на Иллюмине? С чем предстоит работать? Все говорят: «Иллюмина, Иллюмина, купил ее за миллион долларов и все проблемы решены». Однако с ее покупкой они только начнутся. То, что я увидела, превзошло все мои ожидания.

Представьте себе текстовый файл, где массив сформирован в группы по 4 строки, первая строка – код дорожки чипа, вторая строка – непосредственно последовательность нуклеотидов (короткая цепочка 25-50 букв), третья строка – степень достоверности прочтения каждого нуклеотида и четвертая строка – количество перекрываний и прямое или обратное это считывание. Приблизительно так:

Данный текстовый файл весит 28 гигабайт!!! О! Вот вы его получили, распечатали для пациента, чтобы он понял, за что заплатил деньги (толщина книги получится больше 5-и метров и этот пациент перестанет быть вашим пациентом, он пойдет к хирургу с грыжей). Вот результат. Пожалуйте! Следующий вопрос: что делать с этим файлом?

Если вы секвенируете старым способом по Сенгеру отдельные гены, то опытным взглядом можете посмотреть на буквы и сказать: «О, это мой сиквенс, эти гены мне знакомы». На иллюмине жизни не хватит, чтобы просто просмотреть весь этот файл глазами.

Я уверена, что со временем мы научимся работать с такого рода массивами данных, потому что опыт человечества в этом вопросе с каждым днем растет. Причем нужно учесть, что здесь, по сути, не важна исходная область получения данных: финансовые, математические или медицинские массивы данных.

Вот мы и дошли до вопросов: в каком направлении сегодня движется развитие технологий генетической диагностики? В чем преимущества того или иного способа? Каковы основные тренды? Теперь, представляя себе предмет исследования, вы можете по-разному ответить на эти вопросы. Все зависит от ваших целей. Моей целью является data mining – то есть создание клинически полезной информации из массивов данных генома в области глазных заболеваний.

Клиническое заключение по данным генетического анализа

На основе имеющихся в мире данных о достоверных взаимосвязях между мутацией и болезнью мы разрабатываем малого объема тесты, например, выявляем наличие или отсутствие трех точечных мутаций в гене, которые очень часто приводят к болезни. По мере накопления знаний об особенностях российской популяции мы расширяем, улучшаем и уточняем уже имеющиеся у нас тесты, а также разрабатываем новые. В таком случае мы с большей вероятностью дадим достоверные клинически полезные сведения для лечения пациента.