DSDC——一种极大降低 NGS 假阳性、提高准确率和灵敏度的液体活检 ctDNA/ctRNA 检测技术

2018-06-28 16:12 来源:丁香园 作者:
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NGS 平台引入的系统误差,使得我们很难检测到基因组中发生的罕见变异,而这些罕见变异在癌症等疾病中发挥着重要的作用。但是由于以前的测序方法不够准确,在实验室中只能检测到频率超过 10% 的突变,所以我们需要一种更准确的测序方法,可以检测那些可能不会出现在所有肿瘤细胞中的变异---它们可能是亚克隆或随机的。

在对 2 400 例人的外显子组进行测序和分析之后,美国国家心脏、肺和血液研究所的外显子组测序项目的研究人员发现大多数单核苷酸变异是罕见的,在样本群体中的发生率小于 0.5%。这一发现解释了为什么全基因组关联研究(GWAS)——试图将常见遗传变异与特定疾病表型联系起来——对于复杂疾病通常是失败的。

Albert Einstein 医学院的 Jan Vijg 研究基因组损伤和衰老之间的关系,他指出:「这些罕见突变真的是最重要的。我们不倾向于在常见变异中寻找特定疾病的风险变异,因此很显然,所有的罕见变异在一起,的确引发了许多疾病表型,因此我们需要研究它们。」

虽然新一代 DNA 测序对疾病相关突变的检测和个性化医学发展,具有很大的潜力,但是我们检测罕见变异的能力,因样本制备、PCR 扩增、测序和分析步骤过程中引入的误差而受到限制。因此,大约 1% 的碱基是错误识别的,虽然这种误差率对于某些应用是可以接受的,但是它已经成为癌症研究人员的一个主要障碍。所以现在,研究人员正在开发新的技术,以精准地识别基因组大海中的罕见变异。

奥明(杭州)基因科技有限公司(以下简称「奥明基因」)研发团队独创的核心技术---双链双标签双重纠错技术 DSDC,是一种能大幅提高现有测序技术准确率和灵敏度的独创新一代测序技术,该技术通过对 DNA 双链体的两条链进行双标签独立标记和测序,这种方法实现的理论背景误差率为小于每十亿个核苷酸序列中有 1 个人为突变。因此,这种方法对于样本含量非常低的突变检测、罕见 DNA 变异检测以及单分子计数具有很高的灵敏度,可精确地确定 DNA 或 RNA 拷贝数的绝对值。该方法就能提高我们对于人类癌症克隆结构的认识,修改罕见基因突变目录,帮助找到突变产生的机制,并且可以揭示赋予耐药性的罕见突变。

基于 NGS 的液体活检技术,是当前精准医疗最为热门的应用。相对于组织活检技术,液体活检技术具有非侵入性,并发症少、痛苦小,取样简单和不受时间限制的优点,通过检测血液样本中的 ctDNA/ctRNA,对癌症进行早期筛查,药效评估,预测癌症的复发,为治疗癌症病人赢得更多宝贵的时间。目前,中国在此领域创新程度低,与国际先进水平差距大。尽管市场上做液体活检 ctDNA 检测技术的企业不下于几十家,但所用的技术都各不相同。二代测序技术检测液体活检的技术难点在于 ctDNA 含量和突变率非常低,可视为组织活检中的罕见变异类型,illumina 平台的系统错误率在 1/100 左右,而 ctDNA 的突变率在 1/1000 左右,所以在 illumina NGS 平台测序过程当中很多系统错误信号往往将液体活检 ctDNA 的真实突变信号给掩盖,要在 1/100 的系统测序噪音中找到 1/1000 的真实突变信号没有特殊的技术手段是找不到的,所以这就对于检测技术的准确率和灵敏度要求非常高,而奥明基因推出的双链双标签双重纠错 DSDC 技术就能够在测序系统噪音中精准的找到真实的 ctDNA 突变信号,奥明基因利用独创的双链双标签双重纠错(DSDC)技术和五重降噪的液体活检(Liquid Biopsy)平台,将 ctDNA 检测的灵敏度和特异性推进到全新的水平。 

什么是双链双标签双重纠错技术 DSDC?

在双重测序中,一段双螺旋 DNA 片段的两条链的两端,分别被附加以一段随机的、但又互补的双链核苷酸标签序列。通过比较双重测序两股链中每一段所获得的序列,能够将测序误差与真正的突变区别开来。由于一个 DNA 双链体的两股链是互补的,真正的突变位于两股链的同一位置。相反,PCR 或测序误差仅在一条链上引发突变,因此可以被视为技术性误差。从而 DSDC 能够将现有测序技术的准确率和灵敏度大大提高。

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注:ɑ 和 β 为双标签序列

DSDC 核心技术总结及先进性

一、奥明基因核心技术总结:

  1. 数字分子标识符(DMI),有效消除一般分子标签的缺陷;

  2. 双链双标签双重纠错(DSDC)技术,识别并纠正 ctDNA 在 PCR 扩增或测序过程中所引入的各种错误;

  3. ctDNA 五重降噪技术,有效将液体活检系统的错误率降到最低。

二、奥明基因核心技术的先进性、前瞻性:

  1. 第二代数字分子标识符(DMI)克服了单分子标签以及第一代双分子标签的不足;

  2. 基于数字分子标识符(DMI)的双链双标签双重纠错(DSDC)技术是目前世界上最为灵敏、错误率最低的液体活检技术;

  3. 在创造数字分子标识符(DMI)技术和双链双标签双重纠错(DSDC)技术的基础上,研制集 ctDNA 稳定性、抽提、修补、文库构建、计算分析于一体的双重纠错、五重降噪液体活检平台 Omi-Seq 代表着当前液体活检的最高水平。

DSDC 技术的应用范畴

一、用于样本含量非常低的突变检测 

如:液体活检 ctDNA 检测(奥明基因的核心业务)、高度降解的 FFPE 样本

二、样本中突变频率非常低的罕见变异的检测

喜报:DSDC 技术获业界专家及政府的认可

六月飞歌,捷报频传。奥明基因创始人童云广博士主持的「基于数字分子标签 DMI 以及双重纠错 DSDC 技术的高灵敏液体活检平台」和「基于下一代测序的 ctDNA/RNA 检测技术研发及产业化」项目,在 2018 年 6 月 15 号和 2018 年 6 月 22 号分别被正式列入」2018 年度杭州市「115」引进国(境)外智力计划项目计划重点引智项目名单和「杭州市经济技术开发区 2018 年第二批高层次人才创新创业项目认定公示名单」。这绝对是奥明基因发展历程上取得的又一里程碑,相信奥明基因也将以更认真的工作态度、更饱满的热情,更好地服务肿瘤患者,在肿瘤液体活检领域开拓一片属于奥明自己的天空。

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编辑: 翟超男

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