Door Illumina ontwikkelde software speurt mee naar repeat expansions voor een betere opsporing van ziekten

CHICAGO – In samenwerking met genetische onderzoekers in de VS en Europa hebben wetenschappers bij Illumina software ontwikkeld die repeat expansions identificeert in genoomdata met het doel vroegtijdig zeldzame ziekten op te sporen, zoals de ziekte van Huntington, Amyotrofische Laterale Sclerose, ataxie van Friedreich en het fragiele-X-syndroom. Dit systeem, gekend onder de naam ExpansionHunter, gaat uit van vroegere resultaten en is heel accuraat gebleken.

In onderzoek dat deze maand werd voorgelegd op de conferentie rond genoominformatica van de Cold Spring Harbor Laboratories, identificeerde ExpansionHunter heel nauwgezet expansies of potentiële expansies in alle geëxpandeerde genoomstalen van 212 ALS-patiënten die getest waren op mutatie van het C9orf72-gen. Het systeem was bovendien voor 99,9 procent accuraat voor wat betreft het classificeren van 2789 andere stalen die natuurlijk voorkomen (wild-type); het tagde drie ervan als potentiële expansies, zoals blijkt uit de poster die de CSHL dit najaar published publiceerden in hun tijdschrift Genome Research.

Illumina werkte samen met het DNA-onderzoeksconsortium genaamd Project MinE, dat stalen verschafte van 3001 patiënten met ALS. "Ze trachten de genetische basis van deze ziekte te begrijpen en expansions zijn belangrijke varianten die ze veroorzaken," zei Egor Dolzhenko, bio-informaticus bij Illumina sinds maart 2016 toen hij ExpansionHunter kwam leiden. "Op het eerste gezicht lijken de wijzigingen eerder subtiel van aard te zijn, maar de nieuwe generatie sequencers komt met resultaten die helderder zijn dan de oudere versies. We kunnen nu inkijk hebben in alle regio’s, met inbegrip van diegene die we vroeger niet konden bereiken."

Nog volgens Dolzhenko is het nu mogelijk om nieuwe PCR-vrije sequencing te combineren met accurate mathematische methodes en zo dingen te benoemen waarvan men altijd al gedacht had dat ze onmogelijk uit de bestaande data konden gehaald worden. to produce?

Vroeger dacht men: als je [een van deze ziekten] hebt, dat is het dan, dan is je situatie hopeloos. Nu, met CRISPR en andere nieuwe technologieën, zou men ze hetzij kunnen genezen hetzij veel minder ernstig kunnen maken.

De afdeling Illumina uit San Diego ontwikkelde de open-source ExpansionHunter om PCR-vrije, short-read whole-genome sequencing data te kunen scannen om zo repeat expansions op te sporen lang voordat er zich zichtbare symptomen voordoen. ExpansionHunter identificeert reads hetzij binnen hetzij als begeleiding van repeat expansions en schat vervolgens de grootte van de allellen voor elke repeat.

Illumina bracht bijna een jaar geleden de software uit als open-source. Andere ontwikkelaars maakten hiervan extensies die gericht zijn op specifieke repeats en deelden hun werk daarna met andere gebruikers van ExpansionHunter.

"Op klinisch vlak kan ExpansionHunter gebruikt worden door mensen die werken in ziekenhuislabo’s om specifieke expansions te benoemen waarvan men weet dat ze pathogeen zijn," aldus nog Dolzhenko. "Een extensie zou academici kunnen helpen met het vinden van repeat expansions om zo nieuwe genetische links te ontdekken."

Een welbepaalde extensie die nog niet gepubliceerd werd, kan volgens Dolzhenko een genoomomvattende analyse uitvoeren zonder dat ze instructies krijgt waar ze moet zoeken naar repeats. Dat betekent uiteraard heel wat krachtig computerwerk, maar scans van afzonderlijke stalen kunnen op de tijd van enkele uren verwerkt worden op een standaard PC, zonder dat er hoogperformante berekeningsprogramma’s nodig zijn.

"We hebben geprobeerd het zo efficiënt mogelijk te maken," zei Dolzhenko. "Het was een belangrijke case voor mij." Tevens gaf hij aan dat de cloud van de Amazon Web Services kosten aanrekent voor de geleverde energie bij het maken van berekeningen: een efficiënter proces kost de onderzoekers minder geld daar er ook minder grote hoeveelheden data zijn. 

Vertaling: André De Laet

Bron: GenomeWeb