Szerokopasmowe sekwencjonowanie E. coli: w kierunku medycyny spersonalizowanej

Szerokopasmowe sekwencjonowanie genomu szczepu O157 Escherichia coli, który jest przyczyną syndromu hemolityczno-uremicznego (na przykład, ostatnia epidemia zatruć pokarmowych we Francji), zostało zrealizowane w ciągu trzech dni przez Instytut Pasteur w Lille.

Mniej niż trzy dni wystarczyło ekipom z platformy Transcriptomique et génétique appliquée Instytutu Pasteur w Lille, we Francji, oraz ekipie działającej metodą klasyczną.

Zespoły te w rzeczywistości pracowały z nowym aparatem do sekwencjonowania szerokopasmowego (PGM, personal genome machine, IonTorrent z Life Technologies), zainstalowanym niecały miesiąc temu w Uniwersyteckim Centrum Szpitalnym w Lille.

Sekwencjonowanie szerokopasmowe istnieje już od pięciu lat, ale technika ta w Europie pojawiła się dopiero niecały rok temu, wyjaśnił Christophe Audebert, badacz w Gènes Diffusion, który pracował nad sekwencjonowaniem genomu bakterii Escherichia coli.

Szybsze i tańsze

Sekwencjonowanie szerokopasmowe IonTorrent ma wiele zalet, kontynuuje Christophe Audebert. Pozwala ono na przyśpieszenie pracy przy mniejszych kosztach, w porównianiu do konkurencyjnych materiałów.

Urządzenie sekwencjonujące używa bardzo gęstej sieci czujników na bazie półprzewodników. Jego cechą charakterystyczną jest to, że nie odwołuje się ono do światła, tak jak inne urządzenia sekwencjonujące szerokopasmowe, które opierają się na markerach fluoroscenycyjnych.

Aparat, o którym tutaj mowa, mierzy w czasie rzeczywistym jony wodorowe H+ uwalniane w momencie wydłużania fragmentu DNA. Różnica pH w ten sposób wytworzona pozwala na identyfikację baz nukleotydowych składających się na analizowane fragmenty DNA. Informacja genetyczna jest przekształcana bezpośrednio w informację cyfrową.

Jesteśmy pierwszymi na świecie, którzy użyli przedpremierowo chip DNA 316, który pozwala na otrzymanie 100 megabaz na jeden run, czyli na serię sekwencji, gratuluje sobie badacz z Gènes Diffusion.

W porównaniu, sekwencjonowanie szczepu O104 bakterii Escherichia coli, zrealizowane w Niemczech, zostało przeprowadzone z chipem DNA 314, który generuje 10 megabaz na jeden run.

Największa wada, jednakże: jeśli nawet laboratoria posiadają aktualnie pomoc, jeśli chodzi o sekwencjonowanie, to ta technika jest zupełnie nowa.

Dzisiaj, wytwarzamy bardzo krótkie fragmenty sekwencjonowania. Podczas gdy fragmeny są mniejsze niż 100 baz przy użyciu innych technik, my używamy fragmentów mogących mieć aż do 400 baz, dorzuca Christophe Audebert.

W drodze do diagnozy i spersonalizowanej terapii?

Wyposażenie w pierwsze wielkie urządzenia do sekwencjonowania kosztowało od 600 000 do 1 000 000 euro. Każde użycie do serii badań kosztowało od 15 000 do 20 000 euro, oznajmia Christophe Audebert.

Omawiana tutaj technika sekwencjonowania szerokopasmowego pozwala zrealizować kolejne serie kosztem tańszym niż 800 euro za każdą, za cenę zakupu niższą niż 80 000 euro.

Sekwencjonowanie szerokopasmowe jest teraz bardziej dostępne ekonomicznie, kontynuuje Christophe Audebert.

Te zalety techniczne i finansowe pozwalają ulepszyć bezpośrednio i w sposób znaczący całą diagnozę. Widać to w przypadku takich epidemii jak infekcje bakterii E. coli, które zdarzyły się ostatnio w Niemczech i we Francji. W ciągu kilku dni, szczep bakteryjny, a więc i źródło zatrucia mogły zostać zidentyfikowane.

Z powodu jej prędkości oraz zredukowanych kosztów, kliniki i uniwersytety są coraz bardziej zainteresowane tą techniką sekwencjonowania.

Wkrótce, będziemy mogli zrozumieć w jaki sposób ewolucja dziedzictwa genetycznego bakterii Escherichia coli mogła doprowadzić do takich patologicznych konsekwencji u człowieka. Wchodzimy w erę medycyny spersonalizowanej, podsumowuje badacz.

Celem jest diagnozowanie i opracowanie terapii w zależności od profilu pacjenta.

Takie sekwencjonowanie zostało przeprowadzone w następstwie epidemii zespołu hemolityczno-uremicznego we Francji po zjedzeniu mielonego mięsa skażonego szczepem bakterii Escherichia coli O157.

W uniwersyteckim centrum szpitalnym w Lille, cztery nowe przypadki zostały ogłoszone w zeszłym tygodniu. Lekarze też musieli reanimować siedmiomiesięczne niemowlę.