使用纳米孔测序(一种快速的第三代细胞遗传学分析工具)，研究人员现在能够在进行传统和分子细胞遗传学检测所需时间的一小部分内准确检测出特定的基因组疾病。
这有助于早期诊断遗传疾病并加速对患者及其家人进行适当的临床管理。他们的工作发表在 Elsevier 出版的The Journal of Molecular Diagnostics 上。
纳米孔测序是第三代可扩展测序技术，可以直接、实时地分析长 DNA 或 RNA 片段。在广泛的可能应用中，它已被证明在识别拷贝数变体 (CNV) 方面是有效的。CNV 是染色体内遗传物质的额外或缺失副本，它们是许多神经、精神和畸形疾病的基础。通常，CNV 通过细胞基因组技术进行研究，但在分辨率和周转时间方面存在很大限制。
首席研究员 Alberto Magi 博士解释说：“传统的细胞遗传学和染色体微阵列分析仍然是分别检测大型和小型 CNV 的金标准，针对不同基因改变开发的第二代测序已适用于识别 CNV。” ，佛罗伦萨大学信息工程系;国家研究委员会生物医学技术研究所，意大利米兰 Segrate。
但由于它们缓慢、昂贵且通常不确定，因此会对患者进行连续的基因检测，直到最终确定潜在的遗传原因。这可能导致数周甚至数月的诊断不确定性。我们想看看更新的第三代技术——长读长纳米孔测序是否可以加快这一进程。”
长读长纳米孔测序可以解决高度同源和重复的基因组区域，改善 CNV 检测和定位。纳米孔技术易于使用，能够在 24 到 48 小时内完成测序运行。它们还有一个额外的好处，即允许在测序过程进行时实时进行数据分析，这可能会大大减少检测时间。这种高效的诊断工具适用于基因实验室的广泛使用。
研究人员测试了来自 7 名患者的 DNA 样本，这些患者先前已鉴定出具有不同大小和嵌合水平的 CNV(即 CNV 并非存在于身体的所有细胞中，而是存在于其中的一部分中)。使用长读长纳米孔测序技术 Nano-GLADIATOR 分析样品。
它在在线模式下用于实时分析从 30 分钟到 48 小时的几个时间点的读数，并在离线模式下用于评估完整纳米孔运行对不同大小基因组改变的分辨率。将样本到结果的时间与最先进的基于阵列的比较基因组杂交 (aCGH) 进行了比较。研究人员还评估了用于鉴定致病性小 CNV 的纳米孔测序的敏感性和特异性。
该研究表明，较大的染色体改变可以在一天内进行诊断，而较小的 CNV 的周转时间估计为两天。与 CNV 的常规诊断测试相比，这代表了持续的改进，估计报告时间为 3 至 15 天。
此外，纳米孔测序可以比 aCGH 识别具有更高灵敏度的镶嵌 CNV。事实上，它在患者样本中诊断出马赛克 CNV，而 aCGH 诊断算法并未发现该嵌合 CNV。
“在大约 0.3% 到 0.77% 的发育障碍患者中发现了致病性镶嵌结构变异，”共同研究员 Tommaso Pippucci 博士和 Pamela Magini 博士，UO Genetica Medica，IRCCS Azienda Ospedaliero-Universitaria di Bologna，博洛尼亚，意大利，观察到。“由于当前 CNV 检测方法对嵌合体的敏感性有限，其频率可能被低估。此外，在患有新发致病性 CNV 的儿童的父母中可能会遗漏嵌合体，从而导致对复发风险的指导不准确和对未来妊娠的管理不当。 "
“在过去的几十年里，医学遗传学因快速的技术创新而发生了革命性变化。纳米孔测序完美地融入了这场生物医学革命，改进了对由于技术原因而被忽视的一类基因组改变的检测，”共同研究员亚历山德拉·明格里诺补充道，意大利佛罗伦萨大学实验与临床医学系博士和 Barbara Gega 理学士。“快速技术的实施可能会显着减少技术时间，并极大地改善由染色体获得或损失引起的基因组疾病的诊断。”