Ngay khi các bác sĩ lâm sàng bắt đầu làm quen với xét nghiệm exome và genome cho bệnh hiếm bằng công nghệ đọc ngắn tiêu chuẩn, một loạt các phòng xét nghiệm thương mại đã nhanh chóng tiếp cận họ với “từ khóa nóng” giải trình tự đọc dài (long-read sequencing), công nghệ hứa hẹn giải quyết các vùng genome phức tạp đồng thời cho phép phân tích methyl hóa.

Những người tham dự hội nghị thường niên của American College of Medical Genetics and Genomics tuần trước đã trực tiếp chứng kiến làn sóng này khi Natera, MyOme, Baylor Genetics và Variantyx lần lượt giới thiệu các giải pháp long-read mới nhất của họ, trong khi GeneDx hé lộ một phần các dịch vụ dự kiến ra mắt trong năm nay.

Cần lưu ý rằng giải trình tự đọc dài hiện chưa được thiết kế để thay thế hoàn toàn đọc ngắn. Thay vào đó, hầu hết các công ty cung cấp long-read — thường kèm theo khả năng phân tích methyl hóa — như một phần bổ sung cho các xét nghiệm đọc ngắn hiện có trong những trường hợp cụ thể.

Mức độ mà công nghệ này có thể cải thiện tỷ lệ chẩn đoán trong thực tế vẫn còn cần được kiểm chứng. “Chúng tôi chắc chắn biết rằng có những ‘điểm mù’ mà giải trình tự genome đọc dài có thể đặc biệt hữu ích,” Monica Wojcik, bác sĩ sơ sinh và chuyên gia di truyền lâm sàng tại Boston Children’s Hospital, cho biết tại một workshop của ACMG do MyOme tài trợ.

Mặc dù có những trường hợp ứng dụng phù hợp, bà chia sẻ với GenomeWeb rằng “lợi ích tăng thêm so với công nghệ đọc ngắn phụ thuộc rất lớn vào việc dữ liệu đọc ngắn đã được xử lý như thế nào trước đó.”

Dù vậy, những người ủng hộ công nghệ long-read xem việc ứng dụng thương mại hiện tại là bước đệm hướng tới việc sử dụng như xét nghiệm chẩn đoán tuyến đầu. Tuy nhiên, việc triển khai vẫn còn nhiều thách thức như thông lượng hạn chế, vấn đề hoàn trả chi phí và hệ thống phân tích sinh tin học chưa hoàn thiện.

Natera đã ra mắt trong thị trường xét nghiệm bệnh hiếm tại ACMG với xét nghiệm Zenith, được phát triển cùng MyOme (hai công ty có chung đồng sáng lập và chủ tịch điều hành Matthew Rabinowitz).

Theo đại diện Natera, công ty nắm quyền cấp phép độc quyền công nghệ của MyOme. Xét nghiệm này hiện chỉ có tại Mỹ và chỉ có thể đặt qua Natera thông qua hồ sơ bệnh án điện tử, cổng trực tuyến hoặc hệ thống đặt hàng giấy.

Thông qua mạng lưới lâm sàng của Natera, sự hợp tác này “cho phép chúng tôi cung cấp xét nghiệm của MyOme qua kênh Natera, giúp tăng khả năng trả kết quả và đặt xét nghiệm qua hệ thống hồ sơ y tế điện tử,” Akash Kumar, giám đốc y khoa của MyOme, cho biết.

Về bản chất, Zenith là xét nghiệm bệnh hiếm sử dụng giải trình tự toàn bộ genome đọc ngắn. Sau đó, xét nghiệm có thể mở rộng sang phân tích copy number, exome hoặc genome tùy nhu cầu khách hàng.

Theo Kumar, MyOme đã sử dụng long-read để xác nhận các lặp tandem. Tại ACMG, công ty công bố khả năng mới: phân tích methyl hóa dựa trên long-read, tận dụng công nghệ của Oxford Nanopore Technologies cho phép đọc đồng thời DNA và tín hiệu epigenetic. Từ đầu quý 2, phân tích methyl hóa bằng nanopore sẽ được tích hợp tự động vào các đơn xét nghiệm phù hợp.

Ban đầu, MyOme cung cấp phân tích epigenetic miễn phí trong hai trường hợp: xác định biến thể chưa rõ ý nghĩa (VUS) trong các bệnh liên quan methyl hóa (Sotos, Coffin-Siris) và phân tích methyl hóa locus-specific cho các bệnh imprinting (Prader-Willi, Angelman).

MyOme và Natera không công bố giá và thời gian trả kết quả. Theo nhà phân tích Subbu Nambi từ Guggenheim, xét nghiệm mất khoảng 6–8 tuần, cộng thêm 3–4 tuần nếu yêu cầu lại.

Trong tương lai, MyOme dự kiến mở rộng nhanh các ứng dụng methyl hóa bằng long-read. “Mục tiêu là có thể phân tích methyl hóa de novo cho tất cả bệnh nhân,” Kumar cho biết.

Baylor Genetics cũng công bố nâng cấp WGS bằng long-read và optical genome mapping (OGM) sử dụng công nghệ của Oxford Nanopore Technologies và Bionano Genomics. Các phân tích này sẽ được kích hoạt tự động khi cần.

Cụ thể, Baylor sẽ dùng nanopore để tăng phân tích STR từ 29 lên 58 gene, đồng thời phát hiện methyl hóa FMR1 trong hội chứng Fragile X. OGM được dùng để phân tích biến thể cấu trúc lớn.

“Chúng tôi giải quyết các hạn chế của short-read một cách từng bước,” Christine Eng cho biết. Các xét nghiệm bổ sung không làm tăng chi phí.

Thời gian trả kết quả long-read tương đương WGS (~3 tuần). OGM cần mẫu máu mới và báo cáo cập nhật trong ~28 ngày.

Khác với các giải pháp reflex, xét nghiệm Genomic Unity 2.0 của Variantyx kết hợp cả short-read và long-read song song.

“Điều này giúp tăng độ nhạy phát hiện, đặc biệt ở các ‘điểm mù’ của short-read,” Christine Stanley cho biết.

Variantyx cũng cung cấp long-read dạng reflex. Dữ liệu có chứa methylation nhưng không được diễn giải.

Sắp tới, Variantyx sẽ tích hợp long-read vào xét nghiệm nhanh Genomic Unity Lightning: báo cáo đầu trong 5 ngày (short-read), báo cáo thứ hai kết hợp long + short-read.

Công ty cũng đang phát triển assay long-read dựa trên nền tảng của Pacific Biosciences.

GeneDx cũng dự kiến ra mắt assay long-read dựa trên nền tảng Revio của PacBio trong năm nay.

Hiện GeneDx vẫn chiếm ~80% thị phần bệnh hiếm. Theo Nambi, vị thế này vẫn rất vững.

Tuy nhiên, thách thức lớn vẫn là thông lượng và chi phí. “Long-read chưa thể cạnh tranh với short-read,” Lucy Kaplun cho biết.

Danny Miller từ Seattle Children’s Hospital cũng nhận định chi phí cao, throughput thấp và pipeline chưa hoàn thiện là rào cản lớn.

Chi phí xét nghiệm vẫn là yếu tố nhạy cảm. Ví dụ, Genomic Unity 2.0 có giá ~$6,400 cho trio. Zenith của Natera từ $1,500–$3,000 tùy cấu hình.

Ngoài ra còn vấn đề hoàn trả chi phí do chưa có mã CPT riêng cho long-read.

“Chi phí vận hành rất cao,” Stanley cho biết.

Pipeline phân tích long-read cũng chưa trưởng thành như short-read.

Dù vậy, nhiều chuyên gia tin rằng độ phân giải cao hơn là đáng giá. “Long-read chưa hoàn hảo, nhưng có lợi thế kỹ thuật rõ ràng,” Kaplun kết luận.