O sequenciamento de DNA de leitura longa é uma tecnologia precisa para caracterizar genomas microbianos, humanos, animais e vegetais.
Em análises de genomas e metagenomas, tecnologias tradicionais de sequenciamento de DNA, que utilizam leituras curtas, são de baixa eficiência em reconstruir regiões que apresentam repetições longas de forma confiável, devido a limitações metodológicas (Amarasinghe et al., 2020). Para superar estes desafios, o sequenciamento de leitura longa vem sendo cada vez mais utilizado.
Sequenciamento de leitura longa
O sequenciamento de leitura longa, ou sequenciamento de terceira geração, oferece várias vantagens em relação ao sequenciamento de leitura curta, especialmente por possibilitar a leitura de fragmentos de DNA superiores a 10 kb (Pollard et al., 2018).
Entre as tecnologias que dominam o espaço de sequenciamento de DNA de leitura longa está o sequenciamento por nanoporos da Oxford Nanopore Technologies (ONT). Esta tecnologia facilita a reconstrução de genomas, permitindo ter maior certeza na identificação de espécies e na detecção de variantes estruturais, além de fornecer informações de modificações de bases nucleotídicas e também ser capaz de sequenciar fitas de RNA (Depledge et al., 2019). Esta tecnologia possibilitou obter sequências de DNA maiores que 4 Mb de comprimento (estudo demonstrado cientificamente), que é próximo ao tamanho do genoma inteiro de muitas espécies de bactérias, como, por exemplo, Salmonella enterica e Escherichia coli, enquanto que tecnologias de sequenciamento de DNA anteriores apresentam sequências de aproximadamente 600 pb.
Para exemplificar a vantagem que essa tecnologia nos traz, é possível fazer uma comparação com a montagem de um quebra-cabeça. Enquanto que tecnologias de sequenciamento de DNA convencionais seriam correspondentes à quebra-cabeças de 1000 peças, o sequenciamento de DNA de leituras longas poderiam ser correspondentes ao mesmo quebra-cabeças, mas de apenas 5 peças. Isso facilita a obtenção de informações mais detalhadas e confiáveis e diminui o tempo de processamento dos dados.
Outro destaque dessa tecnologia é a precisão nos resultados. Aliado à redução de custos, tornou o sequenciamento de leitura longa viável para uma ampla gama de aplicações genômicas.
Diferentes área de aplicação
Na área da saúde, o sequenciamento de leitura longa auxilia na geração de informação de todo o espectro da variação genética humana. Assim, é possível compreender parte do genoma humano, até então desconhecido, o que leva à descoberta de novos mecanismos de doenças (Logsdon et al., 2020).
Em ambientes de processamento de alimentos, a tecnologia de sequenciamento de DNA de leitura longa oferece uma oportunidade única para caracterizar rapidamente o genoma e identificar sequências de genes específicas de micro-organismos, auxiliando na tomada de decisões. Adicionalmente, a tecnologia de sequenciamento de leitura longa possibilita obter a sequência de genes marcadores inteiros. Por exemplo, o gene 16S inteiro de bactérias e a região ITS1, 5.8S e ITS2 de fungos. Assim, é possível ter maior resolução para a identificação de espécies.
Sequenciamento de leitura longa: o método do ano de 2022
Em março de 2022, utilizando o sequenciamento de DNA de leitura longa, o Consórcio Telomere-to-Telomere (T2T), um grupo de pesquisa formado por cientistas de universidades e instituições de pesquisas governamentais de diversos países, publicou pela primeira vez a sequência de DNA do genoma humano verdadeiramente completa, contendo um pouco mais de 3 bilhões de pares de bases, elucidando os 8% de regiões, até então desconhecidas, do nosso DNA (Nurk et al. 2022). Esse avanço está revolucionando a área de saúde humana!
O trabalho do Consórcio T2T é apenas um exemplo do grande número de descobertas que o sequenciamento de leitura longa está auxiliando nas áreas de genômica, transcriptômica e epigenética em humanos e em outras espécies.
Por todos esses importantes avanços e ampla aplicação, a revista Nature Methods, do grupo Nature, uma das mais prestigiadas revistas científicas do mundo, anunciou o sequenciamento de DNA de leitura longa como o método do ano de 2022, sendo este fato, capa da edição de janeiro de 2023 da revista (Method of the Year 2022).
Esta tecnologia de ponta traz precisão e acurácia aliada com a portabilidade dos dispositivos e rapidez na entrega dos resultados. Oferecida pela Oxford Nanopore Technology, agora também faz parte da tecnologia que nós da Neoprospecta disponibilizamos no NeoBox.
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Referências
Amarasinghe, SL, Su, S., Dong, X. et al. Oportunidades e desafios na análise de dados de sequenciamento de leitura longa. Genoma Biol 21 , 30 (2020). https://doi.org/10.1186/s13059-020-1935-5
Depledge DP, Srinivas KP, Sadaoka T, Bready D, Mori Y, Placantonakis DG, et al. O sequenciamento direto de RNA em matrizes de nanoporos redefine a complexidade transcricional de um patógeno viral. Nat Comun. 2019; 10(1):754. https://doi.org/10.1038/s41467-019-08734-9 .
Logsdon, GA, Vollger, MR & Eichler, EE Sequenciamento do genoma humano de leitura longa e suas aplicações. Nat Rev Genet 21, 597–614 (2020). https://doi.org/10.1038/s41576-020-0236-x
Pollard MO, Gurdasani D, Mentzer AJ, Porter T, Sandhu MS. Leituras longas: seu propósito e lugar. Hum Mol Genet. 2018; 27(R2):234–41. https://doi.org/10.1093/hmg/ddy177 .
AUTOR
Leonardo Schultz da Silva
Doutor em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP). Possui experiência com Biologia Molecular, Bioquímica, Biologia Estrutural de Macromoléculas, Microbiologia, Evolução e Bioinformática. Atualmente, é pesquisador na Neoprospecta Microbiome Technologies.