Zeitschrift für Data Mining in Genomics & Proteomics

Abstrakt

Auf dem Weg zu besserer Präzisionsmedizin: PacBio-Einzelmolekül-Long Reads ermöglichen die Interpretation von HIV-medikamentenresistenten Mutationsprofilen auf expliziter Quasispezies-Ebene (Haplotyp)

Da Wei Huang, Castle Raley, Min Kang Jiang, Xin Zheng, Dun Liang, M Tauseef Rehman, Helene C Highbarger, Xiaoli Jiao, Brad Sherman, Liang Ma, Xiaofeng Chen, Thomas Skelly, Jennifer Troyer, Robert Stephens, Tomozumi Imamichi, Alice Pau, Richard A. Lempicki, Bao Tran, Dwight Nissley, H. Clifford Lane und Robin L. Dewar

Die Entwicklung von HIV-1-Medikamentenresistenzmutationen (HDRMs) ist einer der Hauptgründe für das klinische Versagen der antiretroviralen Therapie. Die Erfolgsraten der Behandlung können durch die Anwendung personalisierter Anti-HIV-Regime auf Grundlage des HDRM-Profils eines Patienten verbessert werden. Die Sensitivität und Spezifität des HDRM-Profils wird jedoch durch die zur Erkennung verwendeten Methoden begrenzt. Die auf Sanger basierende Sequenzierungstechnologie wurde traditionell zur Bestimmung von HDRM-Profilen auf der Ebene einzelner Nukleotidvarianten (SNV) verwendet, jedoch mit einer Sensitivität von nur ≥ 20 % in der HIV-Population eines Patienten. Next Generation Sequencing (NGS)-Technologien bieten eine höhere Erkennungssensitivität (~ 1 %) und einen größeren Umfang (Hunderte von Proben pro Lauf). NGS-Technologien erzeugen jedoch zu kurze Reads, um die Erkennung der physischen Verknüpfungen einzelner SNVs über den Haplotyp jedes vorhandenen HIV-Stammes hinweg zu ermöglichen. In diesem Artikel zeigen wir, dass die mit dem Third Generation Sequencer (TGS), PacBio RS II, und der entsprechenden bioinformatischen Analysemethode generierten Einzelmolekül-Long Reads das HDRM-Profil auf einer fortgeschritteneren Quasispezies-Ebene auflösen können. Die Fallstudien an HIV-Proben von Patienten zeigten, dass die mit der PacBio-Methode erstellte Quasispezies-Ansicht eine höhere Nachweisempfindlichkeit bot und umfassender zum Verständnis von HDRM-Situationen war, was sowohl die Sanger- als auch die NGS-Technologien ergänzt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die PacBio-Methode, die eine vielversprechende neue Quasispezies-Ebene der HDRM-Profilierung bietet, einen wichtigen Wandel im Bereich der HIV-Arzneimittelresistenzforschung bewirken könnte.