NGS

NGS в лабораторной диагностике: от таргетных решений к полногеномному анализу

NGS – это технология массового параллельного секвенирования, позволяющая расшифровывать дллинные последовательности ДНК или РНК вплоть до полного генома. Секвенирование нового поколения (Next Generation Sequencing, NGS) за последние десять лет приобретает все большую популярность в лабораторной диагностике и клинической геномике. В отличие от ПЦР-методов, ориентированных на детекцию заранее известных мишеней, NGS позволяет получать несравнимо больший объём информации — от таргетных панелей до анализа полного генома. Это делает технологию универсальной платформой для решения задач онкогенетики, инфекционной диагностики и персонализированной медицины.

NGS и ПЦР

Полимеразная цепная реакция остаётся «золотым стандартом» для количественной и качественной детекции отдельных нуклеотидных последовательностей благодаря высокой чувствительности, специфичности и скорости анализа. NGS, в свою очередь, позволяет проводить анализ всего генома, экзома, транскриптома или целевых панелей генов без предварительных предположений о природе патогена или мутации.

Технология NGS имеет несколько принципиальных отличий:

• Масштаб анализа — параллельное секвенирование множества фрагментов вместо амплификации выбранных локусов.
• Независимость от гипотезы — возможность выявлять неизвестные мутации, полиморфизмы и варианты с низкой представленностью без предварительного знания последовательности.
• Мультиплексность — одновременное исследование сотен и тысяч генов, транскриптомов или микробиомных сообществ.
• Глубина анализа — количественная оценка аллельного состава, частоты мутаций и структурных перестроек.

Таким образом, NGS не вытесняет ПЦР, а расширяет диагностический инструментарий, предлагая новый уровень детализации данных.

Области применения NGS в клинической практике

Секвенирование нового поколения уже заняло прочное место в клинической практике, значительно расширив возможности молекулярной диагностики. В онкогенетике NGS позволяет использовать таргетные панели для детектирования широкого спектра генетических изменений, включая SNV, indel, CNV и транслокации. Благодаря высокой глубине чтения методика обеспечивает точное определение аллельной частоты вариантов, что особенно важно для оценки таких параметров, как tumor mutational burden (TMB) и microsatellite instability (MSI). Эти данные критически важны при подборе таргетной и иммунотерапии, а также для формирования персонализированных схем лечения.

В области инфекционной диагностики метагеномное секвенирование открывает возможность одновременной идентификации широкого спектра возбудителей, включая трудно культивируемые микроорганизмы и ранее неизвестные патогены. Технология также позволяет проводить анализ резистома — совокупности генов, ответственных за лекарственную устойчивость, что особенно актуально для контроля внутрибольничных инфекций и подбора рациональной антибактериальной терапии.

Репродуктивная медицина также активно использует возможности NGS. Технология стала основой для преимплантационной генетической диагностики, позволяя выявлять анеуплоидии и моногенные заболевания на стадии отбора эмбрионов. Кроме того, NGS лежит в основе неинвазивного пренатального тестирования (NIPT), обеспечивая высокую чувствительность и специфичность при анализе свободной ДНК плода в крови матери.

В сфере фармакогенетики NGS используется для выявления генетических полиморфизмов, влияющих на фармакокинетику и фармакодинамику препаратов. Эти данные позволяют персонализировать схемы терапии, минимизировать побочные эффекты и повысить эффективность лечения, что особенно важно при назначении препаратов с узким терапевтическим окном или высоким риском токсичности.

Таким образом, NGS стал универсальным инструментом, объединяющим широкий спектр клинических направлений — от онкологии до репродуктивной медицины и фармакогенетики — и обеспечивающим новый уровень точности и информативности молекулярной диагностики.

Технологический процесс

Технологический цикл NGS в лабораторной практике включает:

• Выделение нуклеиновых кислот с контролем качества (RIN, DIN).
• Подготовку библиотек (энзиматическая фрагментация, лигация адаптеров, амплификация).
• Секвенирование на платформах: sequencing-by-synthesis, nanopore и др.
• Первичный биоинформатический анализ
• Интерпретацию данных с использованием специализированного ПО и клинических баз данных.

Интеграция оборудования, реагентов и ПО

Технологии NGS предъявляют высокие требования к комплексности решений и качеству всех этапов анализа. Автоматизация пробоподготовки становится важным элементом современных лабораторий, так как она минимизирует влияние человеческого фактора, снижает вариабельность результатов и повышает воспроизводимость данных.

Не менее значимую роль играют стандартизированные наборы реагентов, которые обеспечивают предсказуемое и стабильное качество создаваемых библиотек ДНК и РНК. От надежности этих реагентов напрямую зависит успешность последующих этапов секвенирования и точность получаемых данных.

Секвенаторы нового поколения должны сочетать высокую пропускную способность с клинической надежностью. Для лабораторной диагностики особенно важно, чтобы оборудование соответствовало стандартам качества и позволяло выполнять как таргетные панели, так и более масштабные исследования без потери точности.

Ключевым элементом инфраструктуры является и программное обеспечение. Оно обеспечивает не только первичный анализ данных — выравнивание последовательностей, поиск вариантов и фильтрацию артефактов — но и клиническую интерпретацию результатов. Поддержка актуальных баз данных, является необходимым условием для корректного анализа клинически значимых мутаций.

Именно интеграция оборудования, реагентов и программного обеспечения позволяет достигать воспроизводимых и клинически значимых результатов. Такой комплексный подход гарантирует соответствие лаборатории современным требованиям молекулярной диагностики и международным стандартам аккредитации.