Mehr Vertrauen in Ihr Assay
Flüssigbiopsie-Technologien sind dabei, die Landschaft der Krebsfrüherkennung und -überwachung zu verändern. Flüssigbiopsien bieten einen minimalinvasiven Ansatz und ermöglichen die Analyse von zirkulierenden Biomarkern wie cfDNA (zellfreie DNA), die wertvolle Informationen über krebsassoziierte genetische und epigenetische Veränderungen enthalten. Unter diesen Biomarkern sind DNA-Methylierungsänderungen ein vielversprechender Weg, um verschiedene Krebsarten mit hoher Spezifität und Sensitivität zu identifizieren und zu verfolgen.
Trotz ihres Potenzials stellt die Arbeit mit cfDNA aufgrund ihrer begrenzten Menge und ihrer ausgeprägten Fragmentierungsmuster eine besondere Herausforderung dar. Most cfDNA fragments are approximately 167 bp in length, reflecting their nucleosome-bound origin. Diese Fragmentierung führt zu:
Diese inhärenten Eigenschaften machen herkömmliche Methylierungsnachweisworkflows für die cfDNA-Analyse weniger effektiv, so dass fortschrittliche Tools und Techniken erforderlich sind, die auf diese Einschränkungen zugeschnitten sind.
Die Twist Methylated UMI Adapter verbessern cfDNA-Methylierungsworkflows, indem sie eine genaue Deduplizierung durch eindeutige molekulare Identifikatoren (Unique Molecular Identifiers, UMIs) ermöglichen und so falsche Duplikataufrufe in Proben mit geringer Diversität reduzieren. Ihr Design gewährleistet die Kompatibilität mit EM-Seq-Protokollen, bewahrt die Fragmentlänge, maximiert die verwertbaren Daten und führt zu einer verbesserten Target-Abdeckung und Reproduzierbarkeit, wodurch sie zu einem wichtigen Instrument für hochzuverlässige Methylierungsstudien werden.
UMI informed duplicate calling reduces library duplicates by over 15%, leading to an increase in library complexity (25-35%) and mean target coverage (6-8%) compared to standard positional based duplicate calling. (Figure 1)
Figure 1. UMI Performance at Variable cfDNA Mass Inputs 5, 10, or 15 ng of cfDNA were used to generate EM-seq converted libraries with Twist Methylated UMI Adapters following the NEBNext EM-Seq Library Preparation. Libraries were captured with the Twist Alliance Pan-cancer Methylation Panel - 1.5MB using the Targeted Methylation Sequencing Protocol and sequenced on an Illumina Nextseq 550 to 1000X raw coverage. Duplikate wurden mit dem GATK MarkDuplicates-Tool (Standard-Positionsmethode) oder mit UMIs mit dem GATK UmiAwareMarkDuplicatesWithMateCigar-Tool aufgerufen.
Figure 2. Methylated UMI Performance in the Twist Methylation Detection Workflow 10 ng of human cfDNA was used to generate EM-seq converted libraries with NEB EMseq adapters or the new Twist Methylated UMI Adapters. Libraries were captured with the Twist Alliance Pan-cancer Methylation Panel -1.5 MB using the Targeted Methylation Sequencing Protocol and sequenced on an Illumina Nextseq 550 to 1000X raw coverage.
Beispiel für einen Bioinformatik-Workflow
UMI-Informationen können in eine Bioinformatik-Pipeline integriert werden, um Duplikate vor der nachgeschalteten Analyse zu entfernen.
Figure 3. Summary of Analysis Workflow to Process UMIs for Dupsmarking
Roh-Reads werden verarbeitet, um Adaptersequenzen zu kennzeichnen und UMI-Informationen zu extrahieren. Die Reads werden dann mit BWA-meth an einem Referenzgenom ausgerichtet und Duplikate werden mit UMI-Informationen markiert. Nach der Duplikatkennzeichnung können Picard-Metriken mit GATK erfasst und zusätzliche Analysen durchgeführt werden.
Abbildung 4. Schematische Darstellung der apoptotischen cfDNA-Fragmentierung zur Sequenzierungsabdeckung:
Während der Apoptose wird zellfreie DNA (cfDNA) in den Blutkreislauf freigesetzt. Während Endonukleasen die DNA zufällig fragmentieren, entsteht durch die Art und Weise, wie die DNA um Nukleosomen gewickelt ist, ein Positionsfehler, der zu einer eingeschränkten Diversität der Start- und Stoppstellen der Fragmente führt. Dies hat zur Folge, dass unterschiedliche Moleküle in den Sequenzierungsdaten möglicherweise als Duplikate erscheinen. Während der Libraryvorbereitung werden eindeutige molekulare Identifikatoren (UMI) hinzugefügt, um einzelne Moleküle zu kennzeichnen. Dies ermöglicht eine genaue Unterscheidung zwischen echten Duplikaten und separaten, eindeutigen Molekülen.
