新方法将 DNA 测序的准确性提高 1,000 倍以检测罕见的基因突变 ...

麻省理工学院布罗德研究所和哈佛大学的一组研究人员开发了一种新的下一代测序方法，可以检测单个 DNA 分子内的基因突变。

这种称为串联原始双链纠错 (CODEC) 的方法使下一代测序的准确性提高了约 1,000 倍，并开辟了一系列应用的可能性，包括检测血液样本中的微小癌症突变、监测癌症期间和之后治疗和识别罕见疾病的潜在突变，所有这些都以相对较低的成本进行。

“这种方法的优点在于它不是对测序方式的彻底改革，”该研究的资深作者、格斯特纳癌症诊断中心主任、布罗德研究所血液活检小组组长 Viktor Adalsteinsson 说。“这不需要新仪器或资本投资——它是添加到现有样品制备工作流程中的一组简单步骤，可提高 DNA 测序的准确性。”

Adalsteinsson 实验室的研究科学家 Jin Bae 和计算科学家 Ruolin Liu 是该研究的共同第一作者。

测序挑战

CODEC结合了两种现有方法的优点：下一代测序和第三代测序。

下一代测序是一个高通量过程，其中 DNA 双螺旋的两条链被分离并单独测序。这个过程很快，但无法区分 DNA 中的突变和测序本身引入的错误，这降低了它准确检测罕见突变的能力。

一种称为双链测序的样品制备方法涉及标记单条 DNA 链，可以区分真正的突变和错误，但效率非常低，因为它独立地对双螺旋的每条链进行测序。

第三代测序可以通过在不分离两条链的情况下对 DNA 进行测序来查明罕见突变，但也可能效率低下且不准确。

为了克服这些限制，CODEC 使用专门设计的接头序列将双螺旋的一条链与第二条链的反向互补链连接起来。然后使用下一代测序将两条新链一起测序。这使科学家能够区分测序引起的错误和突变，并以低成本生成高度准确的序列数据。

突变检测

研究人员使用 CODEC 来寻找精子中的突变频率和血细胞中与年龄相关的突变，以及来自肿瘤和其他患者样本的单分子 DNA 中的突变。他们通过对整个基因组或仅对一组目标基因进行下一代测序来测试 CODEC 。他们发现，与双重测序相比，CODEC 能够以相似的准确度 区分真正的突变和错误，同时需要更少的 DNA 进行分析，从而提高效率。

Adalsteinsson 的团队已经为该技术申请了专利，并且正在研究使 CODEC 更加高效的方法。Adalsteinsson 表示，自从 2021 年 6 月在预印本中描述他们的方法以来，许多希望使用 CODEC 的研究人员已经联系了他们。

“这项技术使我们能够看到以前通过 DNA 测序无法看到的东西，这非常令人兴奋，”