NGS: O que é o Sequenciamento de Nova Geração
O NGS (Sequenciamento de Nova Geração) é um conjunto de tecnologias de sequenciamento de DNA.
As técnicas de Sequenciamento de Nova Geração ampliaram o uso do sequenciamento tanto no campo da pesquisa quanto na área clínica, auxiliando no diagnóstico e no tratamento de pacientes com doenças genéticas.
Entenda a seguir o que é NGS, como funciona o método do Sequenciamento de Nova Geração e quais são as características que revolucionaram as suas aplicações na genética médica.
O que é o sequenciamento de DNA?
O sequenciamento de DNA é uma técnica utilizada para identificar a sequência de nucleotídeos (Adenina, Guanina, Citosina e Timina) em uma molécula de DNA.
Conhecer a sequência de nucleotídeos de um trecho de DNA é fundamental para identificar genes, mutações e variações genéticas associadas a características biológicas ou doenças.
O sequenciamento genético possui diversas aplicações, como por exemplo:
Entender a organização e a função do DNA;
Auxiliar no diagnóstico de inúmeras doenças genéticas;
Ajudar no desenvolvimento de tratamentos personalizados;
Identificar microrganismos, como no sequenciamento do genoma do coronavírus;
Realizar estudos evolutivos, entre outras aplicações.
Entre os principais métodos utilizados para realizar o sequenciamento de DNA estão:
Sequenciamento Sanger
Também chamado de método de terminação da cadeia, foi a primeira metodologia de sequenciamento de DNA.
É um método preciso que consegue determinar a sequência de DNA de segmentos entre 800 e 1000 pares de base de comprimento. Porém, sequencia um número pequeno de fragmentos de DNA por reação.
Sequenciamento de Nova Geração
Conjunto de tecnologias de sequenciamento de DNA mais rápidas e baratas do que o Sequenciamento Sanger, pois realizam o sequenciamento massivo em paralelo, ou seja, milhares de pequenos fragmentos de DNA são sequenciados simultaneamente, viabilizando análises em alta escala.
Sequenciamento de Terceira Geração
Engloba tecnologias de sequenciamento de leituras longas (long-read sequencing), permitindo a análise de regiões altamente repetitivas do DNA e estruturalmente complexas do genoma.
Qual o objetivo do sequenciamento de DNA?
O sequenciamento de DNA é uma ferramenta fundamental para investigar o material genético, permitindo analisar sua composição e identificar alterações que podem estar relacionadas a diferentes características e condições.
Confira alguns exemplos de aplicações do sequenciamento de DNA:
Diagnóstico genético: o sequenciamento pode ser utilizado para analisar genes e detectar variantes associadas a doenças hereditárias, incluindo doenças raras.
Medicina de precisão: a identificação de determinadas variantes genéticas pode ajudar a prever como um paciente responderá a medicamentos e contribuir para a escolha de estratégias terapêuticas mais individualizadas.
Identificação de microrganismos: o sequenciamento possibilita identificar e caracterizar o material genético de bactérias, vírus, fungos e outros agentes infecciosos, sendo útil tanto no diagnóstico quanto no monitoramento de surtos e na vigilância epidemiológica.
Pesquisa em genômica e evolução: a análise e comparação de sequências genéticas entre diferentes organismos permite estudar a função dos genes, investigar processos evolutivos e estabelecer relações de proximidade entre espécies.
Melhoramento genético: por meio do sequenciamento é possível conhecer genes e variantes de interesse em plantas e animais, contribuindo para o desenvolvimento de características como maior produtividade, resistência a doenças e melhor adaptação às condições ambientais.
Conheça a técnica de NGS - Sequenciamento de Nova Geração
O Sequenciamento de Nova Geração, também chamado de Sequenciamento de Segunda Geração, é um conjunto de tecnologias de sequenciamento de DNA mais rápidas e baratas do que o Sequenciamento Sanger.
Em geral, as tecnologias de NGS são aquelas que fazem leituras de fragmentos curtos (short-read sequencing).
Além disso, o sequenciamento por NGS realiza o sequenciamento massivo em paralelo, ou seja, consegue sequenciar milhares de fragmentos de DNA simultaneamente.
Dessa forma, pode-se reduzir o custo e o tempo para o sequenciamento de DNA, visto que muitos genes podem ser sequenciados ao mesmo tempo, e amostras de muitos pacientes podem ser analisadas em uma mesma reação.
Os custos do sequenciamento de DNA vêm caindo drasticamente desde o final do Projeto Genoma Humano. Para se ter uma ideia, o custo para sequenciar um genoma, que era estimado em 50 milhões de dólares em 2003, atualmente é menor do que 1.000 dólares.
Limitações do NGS - Sequenciamento de Nova Geração
Apesar de suas diversas vantagens, o NGS também apresenta algumas limitações que devem ser consideradas na análise e interpretação dos resultados:
Armazenamento e processamento dos dados
O Sequenciamento de Nova Geração gera grande volume de dados, o que exige capacidade adequada de armazenamento e processamento além de segurança das informações.
Interpretação de variantes
A grande quantidade de dados gerados pode levar à identificação de numerosas variantes genéticas. Porém, muitas são benignas ou provavelmente benignas, enquanto outras podem ter significado clínico ainda desconhecido.
Detecção de determinadas regiões e variantes
Regiões altamente repetitivas, regiões com alta homologia e determinados tipos de variantes, como variações no número de cópias (CNVs) e variantes estruturais, podem apresentar limitações de detecção ou caracterização, dependendo da plataforma, do teste e da cobertura.
Nesses casos, técnicas complementares ao Sequenciamento de Nova Geração podem ser necessárias para confirmação das variantes detectadas e/ou para uma investigação mais adequada.
Como é feito o NGS
O NGS é realizado em vários passos, desde a preparação do DNA até a análise dos dados gerados. De forma simplificada, o fluxo tem as seguintes etapas:
Coleta da amostra: o material biológico é coletado, podendo ser sangue, saliva, tecido ou outro tipo de amostra, dependendo do exame.
Extração do DNA: o DNA é isolado das células presentes na amostra e, posteriormente, avaliado quanto à sua quantidade e qualidade.
Preparação da biblioteca: o DNA é fragmentado em pedaços menores. Em seguida, são adicionados adaptadores às extremidades desses fragmentos, permitindo que eles sejam reconhecidos e processados pela plataforma de sequenciamento.
Amplificação dos fragmentos: os fragmentos da biblioteca podem ser amplificados para gerar cópias suficientes para a etapa de leitura. O método utilizado varia de acordo com a tecnologia de NGS empregada.
Sequenciamento: o sequenciador determina a sequência das bases nitrogenadas dos fragmentos de DNA da biblioteca. Diferentes plataformas utilizam diferentes estratégias para realizar essa leitura, que produz milhares ou milhões de sequências curtas.
Análise bioinformática: os dados passam por diferentes etapas computacionais. As sequências obtidas são submetidas ao controle de qualidade e posteriormente comparadas a um genoma de referência, permitindo identificar possíveis diferenças na sequência de DNA.
Identificação e interpretação das variantes: as alterações encontradas são analisadas para determinar se podem estar relacionadas à condição investigada. Essa etapa pode envolver bancos de dados, literatura científica, frequência populacional e informações clínicas.
Emissão do resultado: os achados relevantes são organizados em um laudo, que apresenta as variantes identificadas e sua interpretação no contexto do exame. A correlação com os dados clínicos e a interpretação médica são fundamentais para a conclusão diagnóstica.
Exames genéticos por NGS - Sequenciamento de Nova Geração
Os testes genéticos apresentam diferentes níveis de abrangência, e a escolha do exame mais adequado depende da avaliação clínica realizada pelo médico.
Entre os fatores considerados estão os sinais e sintomas apresentados pelo paciente, o histórico familiar e os resultados de exames genéticos anteriores.
Entre os principais exames realizados por NGS estão:
Análise de 1 gene
O teste direcionado a um único gene pode ser realizado por diferentes técnicas de sequenciamento de DNA, incluindo NGS. A análise de 1 gene é indicada quando os achados clínicos ou o histórico familiar apontam para uma doença hereditária específica.
Por analisar uma região genética bem definida, pode proporcionar uma investigação mais direcionada e, em determinadas situações, representar uma alternativa mais rápida e de menor custo do que exames mais abrangentes.
A identificação de uma alteração genética pode contribuir para o diagnóstico, auxiliando na definição de estratégias de acompanhamento e tratamento, além de fornecer informações relevantes para o aconselhamento genético e a avaliação de familiares.
Painel genético
O painel genético permite analisar vários genes simultaneamente. O conjunto de genes geralmente estão relacionados a um determinado grupo de doenças ou a uma característica clínica, tornando a investigação mais eficiente.
Esse tipo de exame pode ser útil quando os sinais e sintomas não apontam para uma única condição ou quando existem diferentes possibilidades diagnósticas.
Além disso, os painéis genéticos podem ser usados para triagem em casos assintomáticos, como triagem de portadores, triagem pré-natal e triagem neonatal.
Exemplos de painéis genéticos são:
Painéis para um grupo de condições específicas: como doenças cardíacas ou neurológicas, por exemplo.
Babytest: triagem neonatal não invasiva capaz de identificar alterações genéticas associadas a centenas de doenças genéticas tratáveis que se desenvolvem na infância. Este teste genético é indicado para bebês, idealmente até 1 ano de vida.
Sequenciamento completo do exoma
O sequenciamento completo do exoma analisa o exoma, que inclui todas as regiões codificadoras dos genes.
Este exame pode ser indicado em casos complexos ou sem diagnóstico definido após exames iniciais. Os resultados podem auxiliar no diagnóstico de doenças genéticas, além de orientar o manejo clínico e o aconselhamento genético.
Sequenciamento completo do genoma
O sequenciamento completo do genoma analisa o genoma, ou seja, todo o DNA do indivíduo, que inclui regiões codificadoras e não codificadoras.
A análise completa do genoma é indicada em investigações mais amplas, especialmente quando outros testes genéticos não foram capazes de identificar a causa da condição.
Sequenciamento de Nova Geração na OLLIN Análises Genômicas
Prezando pela inovação e pela qualidade de seus exames, a OLLIN Análises Genômicas utiliza o Sequenciamento de Nova Geração para o diagnóstico de doenças genéticas em diversos tipos de exames, desde painéis genéticos ao sequenciamento do exoma e do genoma.
Referências
Eren K, Taktakoğlu N, Pirim I. DNA Sequencing Methods: From Past to Present. Eurasian J Med. 2022;54(Suppl1):47-56. doi:10.5152/eurasianjmed.2022.22280
Massively parallel sequencing. National Genomics Education Programme - NHS.
Next-generation sequencing. National Genomics Education Programme - NHS.
Qin D. Next-generation sequencing and its clinical application. Cancer Biol Med. 2019;16(1):4-10. doi:10.20892/j.issn.2095-3941.2018.0055
Sanger Sequencing. National Genomics Education Programme - NHS.
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