Ferramenta de mapeamento do genoma 3D revela complexidade oculta no DNA

Os testes laboratoriais padrão podem não detectar muitas alterações no DNA causadoras de doenças. Agora, um novo método de mapeamento cromossômico 3D pode revelar de forma confiável essas variantes estruturais ocultas e levar a novas descobertas.

Um estudo em O Jornal de Diagnóstico Molecular descreve este método e está preparado para transformar os testes de diagnóstico e o tratamento de doenças genéticas.

Os métodos tradicionais sequenciam o DNA de forma linear e unidimensional, lendo o código genético como se fosse uma linha plana de texto. Em contraste, o mapeamento cromossômico 3D captura as relações espaciais entre diferentes partes do genoma. Ele revela como os longos filamentos de DNA se dobram e interagem entre si no espaço tridimensional do núcleo celular, o que é vital para detectar certas mudanças estruturais que são invisíveis aos testes lineares convencionais.

Os pesquisadores aplicaram o mapeamento de proximidade genômica (GPM), um ensaio NGS baseado em Hi-C (sequenciamento de captura de conformação cromossômica de alto rendimento) em todo o genoma, ao DNA de 123 indivíduos com suspeita de doenças genéticas. Essa abordagem capturou os contatos 3D no genoma, o que permitiu a detecção tanto de alterações no número de cópias quanto de rearranjos no DNA. O GPM identificou corretamente todas as grandes variantes cromossômicas conhecidas (110 deleções/duplicações e 27 rearranjos) com 100% de concordância. Também descobriu 12 novas variantes estruturais que não foram detectadas nos testes clínicos padrão.

“Ficamos entusiasmados com a quantidade de complexidade oculta que o GPM revelou”, disse o co-investigador principal He Fang, Ph.D., Departamento de Medicina Laboratorial e Patologia da Escola de Medicina da Universidade de Washington, em Seattle.

“O uso de ferramentas modernas como o GPM nos permite descobrir rearranjos ocultos de DNA que os testes padrão não detectam. Por exemplo, um caso com uma translocação de três vias conhecida, na verdade, tinha 13 pontos de interrupção em quatro cromossomos quando mapeado pelo GPM. Em cada paciente com múltiplos rearranjos, o GPM descobriu alterações enigmáticas adicionais.

“Também foi impressionante que o GPM tenha detectado variantes de mosaico de baixo nível, ou células com composição genética diferente, com alta sensibilidade. Essas descobertas superaram nossas expectativas e destacam o poder deste novo método”.

Os principais resultados do estudo são os seguintes:

• Detecção de 100% de variantes conhecidas: o GPM encontrou todas as 110 variantes de número de cópias previamente identificadas e 27 rearranjos na coorte.
• Alta precisão em eventos complexos: os pontos de interrupção de rearranjos balanceados e desequilibrados foram identificados com um alto grau de precisão (dentro de aproximadamente 10 kb), e o GPM até trabalhou em amostras desafiadoras, como tecido preservado, enquanto detectava alterações em mosaico.
• Novas descobertas: o GPM revelou 12 variantes estruturais adicionais que os métodos padrão não tinham percebido.
• Complexidade oculta: em todos os casos que tiveram vários rearranjos por meio de testes tradicionais, o GPM encontrou alterações adicionais enigmáticas.

O GPM requer substancialmente menos DNA do que normalmente é necessário para métodos citogenéticos convencionais ou tecnologias emergentes, como mapeamento óptico do genoma (OGM) e sequenciamento de leitura longa (LRS), aumentando assim sua praticidade para implementação clínica no mundo real.

Identificar o rearranjo genético exato pode abrir a porta para terapias direcionadas ou ensaios clínicos específicos para essas variantes.

O co-investigador principal Yajuan J. Liu, Ph.D., Departamento de Medicina Laboratorial e Patologia da Escola de Medicina da Universidade de Washington, Seattle, conclui: “O GPM oferece amplos benefícios clínicos. Ele permite a caracterização genômica abrangente e de alta resolução, mesmo de amostras comprometidas, como tecido preservado de baixa qualidade ou arquivado. À medida que a medicina genômica avança em direção ao diagnóstico de precisão, esta nova ferramenta aborda as limitações atuais em testes genéticos, melhorando o diagnóstico e capacitando os médicos a fornecer tratamento personalizado, monitoramento personalizado, melhor prognóstico e melhor aconselhamento familiar.”