La capacidad para identificar variantes genéticas que pasan desapercibidas por otros métodos y el menor tiempo en obtener resultados convierte la secuenciación de fragmentos largos en una estrategia muy prometedora para el diagnóstico de enfermedades raras.
En pocos años la secuenciación de exomas y genomas completos ha facilitado el diagnóstico genético de miles de pacientes con enfermedades raras. A nivel técnico, la mayor parte de este tipo de análisis se realizan por métodos de secuenciación de lectura corta que analizan fragmentos pequeños de ADN. Esta aproximación permite leer bien gran parte del genoma pero no resuelve algunas regiones repetitivas, ni proporciona información sobre ciertos tipos de mutaciones. Esta situación contribuye a que la mitad de las familias con sospecha de una enfermedad rara mendeliana no reciba un diagnóstico.
La secuenciación de fragmentos largos, que permite analizar mejor ciertas regiones complejas del genoma, se presenta como una opción con gran potencial para aumentar el rendimiento diagnóstico. Un reciente estudio dirigido por investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz concluye que esta estrategia mejora la tasa de diagnóstico, reduce el tiempo de resultados a días, y tiene un coste reducido. Los resultados se han publicado en el American Journal of Human Genetics.
“En este trabajo, probamos la hipótesis de que la nueva y más completa secuenciación de lectura larga puede generar información adicional útil para el diagnóstico genético”, ha indicado Benedict Paten,Investigador de la Universidad de California Santa Cruz que ha codirigido el estudio.
La secuenciación de fragmentos largos proporciona mayor información del genoma
Para evaluar la utilidad de la secuenciación de fragmentos largos en el diagnóstico genético los investigadores analizaron 98 muestras de 41 familias en las que se sospechaba de una enfermedad rara. Concretamente, el equipo se enfocó en enfermedades raras monogénicas, causadas por la alteración de un único gen. Algunas de las familias habían sido diagnosticadas tras una secuenciación del genoma mediante fragmentos cortos, pero otras seguían sin diagnóstico.
En paralelo a la información genómica disponible, el equipo utilizó la tecnología de secuenciación por nanoporos para obtener lecturas de ADN de mayor longitud. Mediante esta estrategia cada muestra se procesó con una cobertura media de 36x, obteniendo fragmentos con una longitud promedio de 32 kilobases (frente a los 100-120 pares de bases que caracterizan la secuenciación de fragmentos cortos).
Posteriormente, los datos se secuenciación fueron analizados mediante un protocolo bioinformático específico, que permitía ensamblar el genoma, identificar variantes y detectar patrones de metilación. Adicionalmente, la secuenciación de fragmentos largos también facilitó el análisis de haplotipos, es decir, la determinación del origen parental de las variantes genéticas. Esto puede ser especialmente útil ya que no se disponía de ADN de los progenitores en todos los casos.
En cuanto al coste económico del proceso, la secuenciación mediante nanoporos tuvo un coste aproximado de 1.000 dólares por muestra. El análisis de los datos genómicos tardó alrededor de un día o menos, dependiendo de la capacidad computacional, con un coste de 100 dólares por muestra.
“La secuenciación de lectura larga va a ser mucho mejor en determinados casos, y estamos tomando medidas para demostrarlo”, ha destacado Shloka Negi, estudiante de doctorado en la Universidad de California Santa Cruz y primera autora del trabajo.
Más información deriva en más diagnósticos
Los resultados mostraron que, en comparación con la secuenciación de lectura corta, la secuenciación de fragmentos largos permitía identificar más variantes genéticas, incluidas mutaciones estructurales y epigenéticas.
Como muestra de la capacidad de la secuenciación de fragmentos largos, los investigadores estiman que, en promedio, cada paciente tenía 280 genes (entre los que se incluían genes asociados a enfermedades mendelianas) con regiones codificantes detectadas exclusivamente por esta tecnología.
En 11 de los pacientes el equipo detectó variantes causales de enfermedad. Entre ellos se encontraban cuatro casos de hipoplasia suprarrenal congénita, causada por variantes en un gen ubicado en una región difícil de analizar con lectura corta, dos casos de trastornos del desarrollo sexual y cuatro casos de trastornos del neurodesarrollo donde la secuenciación de fragmentos largos permitió identificar variantes previamente no detectadas.
Estos resultados son reforzados por otro estudio similar publicado también en el American Journal of Human Genetics donde se evaluó la capacidad de la secuenciación de fragmentos largos para detectar variantes genéticas complicadas de detectar por secuenciación mediante fragmentos cortos que requerían pruebas complementarias diversas. En este caso, la estrategia de fragmentos largos identificó un 93% de las variantes patogénicas.
Los hallazgos de estos estudios sugieren que la secuenciación de fragmentos largos podría convertirse en una herramienta de primera línea para el diagnóstico de enfermedades raras. Su capacidad para capturar información genómica más completa la posiciona como una alternativa prometedora en la genética clínica.
“Nos entusiasmó descubrir numerosas variantes genéticas y señales epigenéticas adicionales potencialmente interesantes en nuestra cohorte. Aunque aún es pronto, esta información es muy prometedora, y la comunidad tardará tiempo en interpretar y comprender plenamente gran parte de esta nueva información”, ha destacado Benedict Paten.
Artículos científicos:
Negi S, et al. Advancing long-read nanopore genome assembly and accurate variant calling for rare disease detection. Am J Hum Genet. 2025 Jan 22:S0002-9297(25)00002-3. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2025.01.002
Höps W, et al. HiFi long-read genomes for difficult-to-detect, clinically relevant variants. Am J Hum Genet. 2025 Jan 4:S0002-9297(24)00455-5. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2024.12.013
Fuente:Long read sequencing reveals more genetic information while cutting time and cost of rare disease diagnoses. https://news.ucsc.edu/2025/01/paten-ajhg-25.html
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