ナノポア長い読み、ミトコンドリアDNAの大規模な削除を検出するための次世代シーケンス

原発性ミトコンドリア疾患は、複数の臓器に影響を及ぼし、ミトコンドリア機能障害を特徴とする進行性遺伝的障害です。これらの障害は、ミトコンドリア局在化を伴うタンパク質をコードする核遺伝子の変異またはミトコンドリアゲノム（mtDNA）の遺伝的欠陥によって引き起こされる可能性があります。後者には、点ポイントの病原性バリアントと大規模な削除/再配置が含まれます。野生型またはバリアント配列を備えたmtDNA分子は、mtDNAヘテロプラスミーとして知られる条件である単一の細胞に一緒に存在する可能性があります。mtDNAの単一点変異は、通常、構造mtDNAの変化の識別のために制限されている短い読み取りに基づいて、次世代シーケンス（NGS）によって検出されます。最近、長い読み取りに基づいた新しいNGSテクノロジーがリリースされており、長さの数キロ塩基のシーケンスを取得できます。このアプローチは、ミトコンドリアゲノムに影響を与える構造変化の検出に適しています。現在の作業では、MTDNAの構造変化を検出するための長期にわたるOxford Nanoporeテクノロジーに基づいた2つのシーケンスプロトコルの最適化を説明します。このアプローチは、短期間のNGSと従来の技術の両方と比較して、mtDNAの分析において強い利点を提示し、MtDNAの遺伝的研究の選択方法になる可能性があります。

Primary mitochondrial diseases are progressive genetic disorders affecting multiple organs and characterized by mitochondrial dysfunction. These disorders can be caused by mutations in nuclear genes coding proteins with mitochondrial localization or by genetic defects in the mitochondrial genome (mtDNA). The latter include point pathogenic variants and large-scale deletions/rearrangements. MtDNA molecules with the wild type or a variant sequence can exist together in a single cell, a condition known as mtDNA heteroplasmy. MtDNA single point mutations are typically detected by means of Next-Generation Sequencing (NGS) based on short reads which, however, are limited for the identification of structural mtDNA alterations. Recently, new NGS technologies based on long reads have been released, allowing to obtain sequences of several kilobases in length; this approach is suitable for detection of structural alterations affecting the mitochondrial genome. In the present work we illustrate the optimization of two sequencing protocols based on long-read Oxford Nanopore Technology to detect mtDNA structural alterations. This approach presents strong advantages in the analysis of mtDNA compared to both short-read NGS and traditional techniques, potentially becoming the method of choice for genetic studies on mtDNA.