Olivier Lucas, Oxford Nanopore TechnologiesTalk title: Avancées en recherche clinique avec Nanopore et implications futures
Biography: After a PhD and Postdoc in molecular genetics and infectious diseases, Olivier spent four years at Illumina commercial operations before joining Oxford Nanopore in January 2017.
Julien Masliah-Planchon, Institut Curie
Title: Séquençage Oxford Nanopore : perspectives pour le diagnostique de routine
Abstract: L’évolution des techniques de caractérisation génomique et épigénétique a toujours été l'un des fers de lances de la biologie moléculaire moderne et a incontestablement permis des découvertes scientifiques majeurs au cours des dernières décennies. En effet, les technologies de séquençage n'ont cessé d'innover et d'évoluer pour fournir des outils puissants capables d’explorer le génome et l'épigénétique à travers une myriade d’applications qui font dorénavant partie de l’arsenal de dispositifs utilisables aussi bien en recherche que dans les laboratoires d’analyses médicales. Ainsi l’arrivé de nouvelles technologies capables de détecter des altérations indécelables avec les appareils de séquençage déjà en place, avec un coût moindre, un débit plus élevé et/ou une vitesse plus rapide a toujours suscité un grand intérêt pour faire progresser la biologie moléculaire. Ces dernières années, l'intérêt du séquençage par Nanopores s'est progressivement accru dans ce domaine du fait de ces caractéristiques uniques. Techniquement, le séquençage par Nanopore est basé sur la détection en temps réel du changement de courant ionique provoqué par le passage d'un acide nucléique à travers un pore nanométrique intégré dans une membrane électriquement résistante. La technologie de séquençage par Nanopore permet ainsi de distinguer les différents types de nucléotides et donc de séquencer les acides nucléiques sans étapes de synthèses mais aussi de détecter directement les modifications de bases tel que la méthylation des cytosines sans traitement chimique.
Basé sur l’expérience que nous avons acquis de l’utilisation du séquençage par Nanopore depuis 2018 au sein du service d’oncogénétique de l’institut Curie et en particulier sur le méthylome, le low-coverage whole-genome sequencing et la résolution de variants structuraux complexes, nous proposons de faire le point sur ce type de séquençage et sur ses potentielles utilisations applicables en routine diagnostic.
Malgré certaines limitations importantes comme une précision de lecture moindre par rapport aux technologies de séquençage short-read couramment utilisées, le séquençage par Nanopore possède néanmoins des caractéristiques uniques couplées à une simplicité d’utilisation, a un rendu de résultat extrêmement rapide et à son impressionnante possibilité très récemment décrite d’enrichissement contrôlé informatiquement (ou adaptive sampling en anglais). Son utilisation était jusqu’à maintenant plutôt réservé à un usage en recherche mais il y a fort à parier que le séquençage par Nanopore vienne progressivement s’implémenter dans nos laboratoires d’analyses médicales pour des indications précises, seul ou en complément d’autres techniques d’analyse moléculaire déjà en place.
Biography: Julien Masliah-Planchon is a PharmD, PhD practitioner in the genetic department of the Curie Institute in Paris specialized in the genetic of paediatric tumours and notably brain tumours. I am also involved in the local molecular tumour board dedicated to identify targeted therapy based on molecular analysis.
Elodie Girard, Institut Curie
Title: Séquençage Oxford Nanopore : perspectives pour le diagnostique de routine
Abstract: En raison de la complexité du développement cérébral, les tumeurs du système nerveux central (SNC), présentent des profils très variés. Récemment, le profil de méthylation de l'ADN de ces tumeurs a été utilisé pour les sous-classer de manière robuste en 91 classes sur la base d'un classifieur construit à partir d’une cohorte de référence accessible au public de 2 800 tumeurs cérébrales [1], en utilisant les puces Illumina 450k et EPIC comme référence absolue. Une approche similaire a été réalisée pour sous-classer les tumeurs des tissus mous et des os en 62 classes sur la base d'un classifieur formé sur 1 077 tumeurs [2]. Nous présentons un autre test de méthylation de l'ADN basé sur un séquençage à longue lecture utilisant la technologie Oxford Nanopore (ONT) pour un sous-groupement rapide, moins cher et fiable des tumeurs du SNC et des sarcomes. Le séquençage du génome entier à très faible profondeur (WGS) permet la détection simultanée du profil global du nombre de copies et de l'amplification focale de gènes cliniquement pertinents (tels que MYC et MYCN dans les MB) et l'état de méthylation de suffisamment de CpG à comparer avec le précédent classifieurs décrits.
35 séries de 6 échantillons congelés multiplexés (n = 204) ont été analysés sur un appareil de séquençage portable MinION. Une moyenne de 72 800 lectures en single-end d'environ 5 400 pb ont été générées par échantillon. Le basecalling et le démultiplexage ont été effectués en temps réel à l'aide de guppy [3] et les données brutes ont été alignées sur le génome de référence hg19 à l'aide d'un mappeur dédié à la lecture longue, minimap2 [4]. Malgré un pourcentage élevé de lectures alignées (95 %), la profondeur de couverture moyenne du génome n'était que de 0,16X [0X-0,82X]. En utilisant une approche combinée dédiée à la détection peu profonde du nombre de copies WGS à l'aide du package R ACE [5] et d'une normalisation du signal 1x, tous les réarrangements précédemment validés à l'aide de puces EPIC ou CGH ont été identifiés. Le score de méthylation des CpG calculé à l'aide de nanopolish [6] a été binarisé par échantillon et comparé à l'ensemble de données de référence sur les sondes (n = 44 000) en utilisant l'algorithme de forêt aléatoire (R package ranger [7]) en utilisant 50 000 arbres. Avec une moyenne de respectivement 26% et 9 % de votes (proportion d'arbres votant pour une classe) pour un taux d'erreur de respectivement 5,7% et 2,3 % pour les tumeurs du SNC et pour les sarcomes, nous avons obtenu la classification correcte d'une proportion élevée de nos échantillons, validée par des technologies croisées.
En conclusion, nous confirmons la fiabilité totale du séquençage par nanopore en tant que nouveau test rapide et bon marché pour la classification des tumeurs du SNC et des sarcomes basée sur la méthylation et les résultats sont très prometteurs pour une future mise en œuvre dans le diagnostic de routine.
Biography: After obtaining an engineer diploma at the Institut National des Sciences Appliquées (INSA) of Lyon, Elodie Girard joined the Institut Curie as a research engineer in a biological team, studying the chromosome conformation of the yeast genome. A year and a half later, she became a member of the Curie bioinformatics core facility, managing various projects related to next generation sequencing data.