L'application du séquençage par nanopores dans la recherche sur la tuberculose

La technologie de séquençage par nanopores a été développée par Oxford Nanopore Technologies Ltd et est la méthode la plus puissante pour la génération rapide de séquences à longues lectures. En raison de la longueur de lecture illimitée et de la portabilité du système, le séquençage par nanopores ouvre la possibilité d'un séquençage en temps réel et d'une analyse de données à coût compétitif. L'une des principales applications dans les scénarios médicaux est le diagnostic rapide des maladies infectieuses, ce qui a le potentiel d'améliorer notre capacité à diagnostiquer, interroger et suivre les maladies infectieuses, afin de gérer les patients de manière opportune et précise et de prendre des décisions de traitement.

Le principe du séquençage par nanopores

Les maladies infectieuses sont la principale force motrice du taux d'incidence et de mortalité mondial, représentant un énorme fardeau pour la santé publique et une menace croissante pour la santé humaine dans le monde entier. L'émergence de pathogènes récurrents classiques ou de pathogènes présentant des caractéristiques de résistance aux médicaments remet en question notre capacité à diagnostiquer et à contrôler les maladies infectieuses. Le traitement du paludisme, de la tuberculose et des infections par le virus de l'immunodéficience humaine est particulièrement difficile, comme le montre la propagation continue et les taux de mortalité élevés de ces maladies.

Mycobacterium tuberculosis est un pathogène qui menace la santé publique et cause la tuberculose. Le séquençage par nanopores peut également identifier l'état de méthylation, ce qui est important car les modifications épigénétiques dans M. tuberculosis ont été associées à la résistance aux médicaments, à la virulence et à la régulation des profils d'expression génique. Récemment, la réduction du taux d'erreur, la mise à jour de la cytométrie en flux, la réduction de la quantité d'ADN requise pour l'entrée et le schéma de préparation de bibliothèque plus rapide ont suscité un nouvel intérêt pour son application dans la recherche sur la tuberculose et l'application clinique. Actuellement, cela a résolu de nombreux problèmes dans les domaines de la recherche et clinique sur la tuberculose.

Les avantages du séquençage par nanopores dans la recherche sur la tuberculose

(1) La construction de la bibliothèque est simple, et la construction de la bibliothèque ne prend que 10 minutes au maximum.

(2) En raison du faible investissement matériel, du processus d'opération simple, de la compatibilité avec la préparation automatique de bibliothèques et de l'amélioration continue de la précision de séquençage des équipements de séquençage par nanopores, cela jouera également un rôle de plus en plus important dans la détection de M. tuberculosis, en particulier dans la détection liée à la résistance aux médicaments, ce qui a considérablement accéléré le processus clinique de l'application de la technologie de séquençage par nanopores dans la détection de M. tuberculosis.

(3) La vitesse de séquençage est rapide, et le séquençage et l'analyse des données peuvent être complétés en moins d'une heure au maximum.

(4) Les principaux atouts du séquençage par nanopores sont qu'ils ont un coût de séquençage par échantillon compétitif lors du multiplexage, la possibilité d'une préparation de bibliothèque PCR sans biais, des réactifs de séquençage sans chaîne du froid, un temps de réponse rapide, l'utilisation de longues lectures pour résoudre des loci génomiques complexes et la capacité d'examiner l'état de méthylation.

(5) Le séquençage par nanopores a permis de nombreuses études biomédicales en fournissant des lectures ultralongues à partir de molécules d'ADN/ARN uniques en temps réel. Grâce au séquençage par nanopores, une seule molécule d'ADN ou d'ARN peut être séquencée sans avoir besoin d'amplification PCR ou de marquage chimique de l'échantillon.

L'approche de séquençage de Mycobacterium tuberculosis utilisant la plateforme de séquençage Oxford Nanopore Technologies

Valeur d'application future du séquençage par nanopores dans la recherche sur la tuberculose

Le faible coût d'investissement et la portabilité du matériel ONT, la simplification et l'automatisation des étapes de préparation des échantillons et des bibliothèques lors de l'utilisation de VolTRAX, et l'amélioration continue de la précision de séquençage indiquent que l'ONT est précieux dans les laboratoires de recherche sur les mycobactéries, en particulier pour la détection de la résistance aux médicaments. Ce qui est encore plus excitant, c'est que le séquençage par nanopores pourrait accélérer la capacité des chercheurs à séquencer directement à partir d'échantillons de crachats et pourrait élargir les applications de recherche dans le séquençage de M. tuberculosis au-delà de ce qui est possible en utilisant des flux de travail d'analyse de séquences à courtes lectures en incluant l'épigénétique et les investigations du rôle des éléments répétitifs et des régions complexes du génome de M. tuberculosis. Le séquençage par nanopores a amélioré notre capacité à étudier des échantillons complexes de M. tuberculosis qui ont permis de résoudre plusieurs problèmes auparavant non résolus.

En raison de ses avantages naturels dans la détection épigénétique, l'élément de répétition du génome et d'autres séquences spéciales, à mesure que les résultats de recherche de la technologie de séquençage par nanopores appliquée à la détection de M. tuberculosis augmentent d'année en année, on pense que la technologie de séquençage par nanopores entrera progressivement dans le domaine de la détection clinique liée à la tuberculose, apportant de plus grandes contributions à davantage d'initiatives de santé publique à l'avenir.

Références :

1. Zhang, Lu Lu et al. "Application de la technologie de séquençage par nanopores dans le diagnostic clinique des maladies infectieuses." Biomedical and environmental sciences: BES vol. 35,5 (2022): 381-392.
2. Chan, Wai Sing et al. "Profilage rapide et économique de la résistance aux médicaments avec Nanopore MinION pour des spécimens cliniques avec une faible charge bacillaire de Mycobacterium tuberculosis." BMC research notes vol. 13,1 444. 18 sep. 2020.
3. Dippenaar A, Goossens SN, Grobbelaar M, et al. Séquençage par nanopores pour Mycobacterium tuberculosis : une revue critique de la littérature, des nouveaux développements et des opportunités futures. Journal of Clinical Microbiology. Janv. 2022;60(1): e0064621.
4. Wang, Yunhao et al. "Technologie de séquençage par nanopores, bioinformatique et applications." Nature biotechnology vol. 39,11 (2021): 1348-1365.