Wprowadzenie do technologii Illumina 5-base – rozwiązania do jedoczesnego badania genomu i epigenomu

DNA zawiera wiele warstw informacji – nie tylko sekwencję genetyczną, ale także modyfikacje epigenetyczne. Jednym z najważniejszych epigenetycznych znaczników jest metylowana cytozyna (5mC), określana często jako „piąta zasada” DNA. Jej obecność i wzorce rozmieszczenia pełnią kluczową funkcję w regulacji ekspresji genów, reagując na czynniki środowiskowe, rozwojowe i komórkowe. Analiza zarówno wariantów genetycznych, jak i modyfikacji epigenetycznych pozwala uzyskać pełniejszy obraz procesów biologicznych oraz potencjalnych zaburzeń związanych z chorobami.
Dotychczasowe, komercyjnie dostępne metody profilowania metylacji, opierają się na konwersji niemetylowanych cytozyn do tymin. Powoduje to znaczną utratę cytozyn w bibliotece i prowadzi do powstania genomu o niskiej złożoności, który jest trudny do sekwencjonowania i mapowania. Metylowane cytozyny są wówczas wnioskowane na podstawie tych, które nie uległy konwersji. Choć technologie te miały ogromny wpływ na rozwój wiedzy o metylacji DNA, nie zapewniają wystarczającej dokładności, by umożliwić jednocześnie precyzyjne wykrywanie wariantów genetycznych.
Rozwiązanie Illumina 5-base integruje badanie genomu i epigenomu w jednym, zautomatyzowanym procesie, eliminując te ograniczenia. Opracowany enzym umożliwia selektywną konwersję metylowanych cytozyn do tymin, pozostawiając niemodyfikowane cytozyny w stanie nienaruszonym. Dzięki temu możliwe jest równoczesne odczytanie pięciu zasad: A, G, C, T oraz 5mC.
Cała procedura obejmuje przygotowanie biblioteki DNA w czasie krótszym niż jeden dzień, sekwencjonowanie na standardowych platformach Illumina oraz błyskawiczną analizę przy użyciu algorytmów DRAGEN. Oprogramowanie to, wykorzystując informację z obu nici DNA, potrafi odróżnić metylowaną cytozynę od klasycznego wariantu C>T, zapewniając wysoką dokładność zarówno w profilowaniu metylacji, jak i w detekcji wariantów genetycznych. Co więcej, rozwiązanie jest kompatybilne z ukierunkowanym wzbogacaniem próbek oraz metodami opartymi o unikalne znaczniki molekularne (UMI).
Technologia Illumina 5-base stanowi istotny krok naprzód w analizie genomowej, łącząc w jednym podejściu badanie sekwencji DNA i wzorców metylacji. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, pozwala zachować wysoką złożoność genomu i eliminuje trudności związane z mapowaniem odczytów, co skutkuje większą dokładnością. Dzięki temu umożliwia pełniejszą interpretację danych biologicznych i zwiększa czułość diagnostyczną w porównaniu z pojedynczymi analizami. To rozwiązanie otwiera drogę do bardziej precyzyjnej medycyny oraz przyspiesza odkrycia w obszarze biologii molekularnej i badań translacyjnych.

Więcej informacji: https://www.illumina.com/science/genomics-research/articles/5-base-solution.html