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Los investigadores pueden obtener información epigenética además de conocimientos genéticos a partir de una única muestra de ADN.

A Hay una gran cantidad de información en el ADN, pero las tecnologías actuales limitan la exploración científica de la genética, la epigenética y la expresión genética. Las tecnologías de secuenciación modernas suelen analizar una a la vez, lo que reduce la cantidad de preguntas que un investigador puede hacer y la información que obtiene de sus muestras. Esto da como resultado una imagen incompleta de su tema de investigación. En cambio, los investigadores buscan nuevos métodos para caracterizar múltiples modos de biología juntos para obtener información más completa.

Limitaciones de secuenciación

La genética y la epigenética van de la mano. Las alteraciones genéticas pueden Influir en la metilación del ADN. y las marcas epigenéticas juegan un papel importante en el control de la expresión genética.1 Además, los cambios en patrones de metilación influencia muchas enfermedadesincluidos diversos cánceres, trastornos autoinmunes, enfermedades metabólicas y trastornos neurológicos.2,3 Por tanto, analizar el genoma junto con el epigenoma es crucial para obtener una imagen completa de las funciones celulares. Por ejemplo, en un estudio que explora el envejecimiento y el cáncer, los investigadores descubrieron que el análisis de las mutaciones genéticas somáticas junto con la metilación del ADN predicho con mayor precisión la mortalidad de una persona en comparación con los datos genéticos o de metilación del ADN únicamente.4

Los secuenciadores de lectura corta de secuenciación de próxima generación (NGS) solo miden cuatro bases (adenina, guanina, citosina y timina) ignorando modificaciones importantes del ADN. La metilación de cistina produce 5-metilcitosina (5 mC), que normalmente desactiva la expresión genética. Una serie de reacciones elimina la metilación, que a menudo induce la expresión genética, primero convirtiendo 5 mC en 5-hidroximetilcitosina (5 hmC). Por lo tanto, identificar 5 mC y 5 hmC en muestras de ADN proporciona información crucial para comprender la disponibilidad de cromatina, los estados potenciadores y la expresión genética. Sin embargo, los análisis epigenéticos como la secuenciación con bisulfito sólo diferencian la citosina no metilada de la citosina metilada (ya sea 5 mC y/o 5 hmC), a menudo de manera que limitan la detección de mutaciones de citosina a timina, mutación más comúns en el genoma de los mamíferos y en cáncer.5,6 Los métodos para distinguir 5 mC de 5 hmC suelen implicar flujos de trabajo paralelos y separados, lo que complica y ralentiza el progreso de la investigación.

El genoma y el metiloma de una muestra

La solución multiómica duet evoC es un producto de 3 partes que consta del ensayo duet evoC, el software duet y el conjunto de análisis duet, que permite la generación y análisis de un genoma de seis bases a partir de una única muestra de ADN en un solo experimento.

La solución multiómica duet evoC es un producto de 3 partes que consta del ensayo duet evoC, el software duet y el conjunto de análisis duet, que permite la generación y análisis de un genoma de seis bases a partir de una única muestra de ADN en un solo experimento.

Biomodal

Los estudios multiómicos realizados con diferentes instrumentos requieren grandes cantidades de muestras, son costosos y dependen de correlaciones entre conjuntos de datos. Para abordar la necesidad de un flujo de trabajo multimodal optimizado, biomodal ha desarrollado una solución única para medir y analizando el genoma y el metiloma usando dúo evoC.7 dueto evoC Emplea un proceso enzimático que copia cada cadena de ADN a través de una estructura en horquilla. Esto mantiene ambos tipos de modificaciones de cistina en la cadena original para análisis epigenéticos posteriores. duet evoC es compatible con secuenciadores de lectura corta y el proceso es eficiente y evita la degradación, lo que permite a los investigadores utilizar tan solo 5 ng de muestra de ADN.

Después de la secuenciación, el software propietario de Duet alinea y compara la información de secuencia de las cadenas originales y copiadas, calculando bases resueltas que tienen información tanto genética como epigenética. Esto permite a los investigadores secuenciar las cuatro bases del ADN y distinguir entre 5mC y 5hmC. Utilizando el paquete de análisis de datos, los investigadores obtienen un único conjunto de datos multiómicos a partir del cual pueden evaluar variantes genéticas y perfiles de metilación y, al mismo tiempo, predecir la accesibilidad a la cromatina, la expresión genética y los estados potenciadores dentro de la misma muestra de ADN con bajo nivel de entrada.

Al estudiar la interacción de la genética y la epigenética, los investigadores pueden descubrir biomarcadores de enfermedades, comprender mejor la genómica funcional e identificar nuevos objetivos para terapias en los campos del cáncer, las enfermedades neurodegenerativas, el envejecimiento y más.

Referencias

  1. Gaunt TR, et al. Identificación sistemática de influencias genéticas sobre la metilación a lo largo del curso de la vida humana.. Genoma biológico. 2016;17(1):61.
  2. Moen EL, et al. Nuevos temas en las funciones biológicas de la 5-metilcitosina y la 5-hidroximetilcitosina.. Inmunol Rev. 2015;263(1):36-49.
  3. Jin Z, Liu Y. Metilación del ADN en enfermedades humanas.. Genes dis. 2018;5(1):1.
  4. Nachun D, ​​et al. Hematopoyesis clonal asociada con el envejecimiento epigenético y los resultados clínicos.. Célula envejecida. 2021;20(6):e13366.
  5. Cagan A, et al. Las tasas de mutación somática aumentan con la esperanza de vida de los mamíferos. Naturaleza. 2022;604(7906):517-524.
  6. Alexandrov LB, et al. El repertorio de firmas mutacionales en el cáncer humano.. Naturaleza. 2020;578(7793):94-101.
  7. Fullgrabe J, et al. Secuenciación simultánea de bases genéticas y epigenéticas en el ADN.. Biotecnología Nat. 2023;41(10):1457-1464.
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