Sequenciamento de Nova Geração – NGS

Ana Paula Christoff

O DNA teve sua estrutura química desvendada em 1953 e a partir de então, tornou-se uma das moléculas mais estudadas no mundo. A molécula DNA é composta por nucleotídeos ligados em combinações específicas e únicas que podem ser identificados pela metodologia de sequenciamento.

O sequenciamento de DNA iniciou-se nas décadas de 70 – 80, com os métodos de degradação química (Maxam e Gilbert) e terminação de cadeia com dideoxinucleotídeos (Sanger). Atualmente, o método de Sanger ainda é utilizado, porém sem escalabilidade, bastante trabalhoso e demorado.

A partir de 2005, o cenário começou a mudar, surgiram as primeiras tecnologias de sequenciamento de DNA conhecidas como NGS (Next Generation Sequencing), permitindo uma nova abordagem de sequenciamento em larga escala (HGS – High throughput sequencing).

Sequenciamento de Nova Geração

Nos anos subsequentes, diversas plataformas de NGS foram desenvolvidas, baseadas principalmente nas metodologias de:

• Pirosequenciamento com detecção de pirofosfato (454 – Roche);
• Sequenciamento por ligação (SOLiD);
• Metodologia de semicondutores (Ion);
• Sequenciamento por síntese (Illumina);
• Sequenciamento de moléculas únicas (Pacific Biosciences e o Oxford Nanopore).

Grande parte destas tecnologias ainda está em desenvolvimento e constante aprimoramento.

As metodologias NGS possuem o grande diferencial de proporcionarem o sequenciamento direto e paralelo de milhões e bilhões de moléculas de DNA, aumentando consideravelmente a escala e a resolução das análises. A redução da quantidade de amostra necessária (ex. sequenciamento de células únicas) além da diminuição significativa no custo por nucleotídeo sequenciado também são grandes avanços obtidos com NGS, que podem ser diretamente aplicados para sequenciamento de: genomas completos, metagenomas, RNA-seq, exomas, RNAs não codificantes, pequenos RNAs, amplicons, regiões marcadas, imunoprecipitadas, bibliotecas enriquecidas com fragmentos-alvo, entre diversas outras aplicações.

Por tudo isto, o sequenciamento NGS está cada dia mais presente em nosso cotidiano, revolucionando a pesquisa biológica em áreas como a genética, genômica, biotecnologia e medicina. Principalmente, a crescente utilização destas metodologias de forma ampla e rotineira no nosso dia-a-dia vem se tornando uma ferramenta importante na compreensão da diversidade biológica que nos cerca, podendo ser diretamente aplicada em questões de saúde pública e qualidade de vida.

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1. Avery, O. T., Macleod, C. M. & McCarty, M. Studies on the chemical nature of the substance including transformation of pneumococcal types: induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III. J. Exp. Med. 79, 137–58 (1944).
2. Watson, J. D. & Crick, F. H. C. Molecular structure of nucleic acids. Nature 171, 737–738 (1953).
3. Maxam a M, Gilbert W. A new method for sequencing DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 74, 560–564 (1977).
4. Sanger F, Nicklen S, Coulson a R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 74, 5463–5467 (1977).
5. Schuster SC. Next-generation sequencing transforms today’s biology. Nature methods 5, 16–18 (2008).
6. Shendure J, Ji H. Next-generation DNA sequencing. Nature biotechnology 26, 1135–1145 (2008).
7. Goodwin S., McPherson JD., McCombie W.R. Coming of age: tem years of next-generation sequencing technologies. Nature Reviews Genetics 17, 333-351 (2016).
8. Metzker ML. Sequencing technologies – the next generation. Nature reviews Genetics 11, 31–46 (2010).
9. Mardis ER. Next-Generation Sequencing Platforms. Annual Review of Analytical Chemistry 6, 287–303 (2013).
10. Medini D, Serruto D, Parkhill J, Relman DA, Donati C, Moxon R, Falkow S, Rappuoli R. Microbiology in the post-genomic era. Nature Reviews Microbiology 6 (2008).

Sobre a autora: Ana Paula Christoff é bióloga, com mestrado em biologia celular e molecular (2012), doutorado em genética e biologia molecular (2015) e pós-doutorado empresarial na área de biotecnologia (1026). É a pesquisadora e coordenadora de P&D da Neoprospecta Microbiome Technologies.