В настоящее время в Российской Федерации отсутствует инфраструктура для высокопроизводительного параллельного синтеза олигонуклеотидов. Это создает зависимость от зарубежных коммерческих решений и увеличивает стоимость диагностических систем, что делает их недоступными для использования в рутинной медицинской практике. Одновременно с этим рациональный дизайн олигонуклеотидов и формирование панелей для NGS-диагностики в целом являются сложной комплексной задачей, требующей при разработке учета медико-биологических, системно-биологических и технологических факторов для получения релевантного диагностического результата. 

В открытых источниках не описаны точные критерии выбора и алгоритмы для дизайна олигонуклеотидов для таргетного обогащения методом гибридной селекции для NGS секвенирования. В России отсутствует коммерчески доступное программное обеспечение для дизайна олигонуклеотидов для таргетных NGS панелей с обогащением методом гибридной селекции. 

Существует множество различных программ для обработки данных NGS секвенирования, однако собрать из этих программ конвейер обработки данных (пайплайн) является сложной задачей.

Описание технологической платформы

Технологическая платформа представлена сочетанием биоинформатический и молекулярно-биологических платформ. Задачей платформы является формирование синтез олигонуклеотидов и формирование компонентной базы для таргетногообогащения и секвенирования ДНК, амплификационных библиотек, генно-инженерных работ. Основная область применения – высокопроизводительные диагностические системы, такие как системы секвенирования следующего поколения, микрочиповый анализ, мультиплексный ПЦР-анализ.

Работа платформы состоит из следующих этапов. В зависимости от композиции панели анализируемых генов производится дизайн пула олигонуклеотидов. Далее производится массовый параллельный синтез олигонуклеотидов, и их компоновка в единый коктейль в зависимости от ожидаемого типа образца и типа планируемого анализа (гибридизационное обогащение, амплификационная мультиплексная система). Для различных типов клинических образцов разрабатывается отдельный протокол выделения ДНК и РНК, сборки NGS-библиотек, и таргетного обогащения. 

Будет разработана платформа для дизайна олигонуклеотидов для таргетного обогащения регионов интереса методом гибридной селекции. На вход программа будет принимать гены, мутации, координаты в геноме или последовательности регионов интереса. При помощи разработанного алгоритма программа будет подбирать олигонуклеотиды, оптимизируя критерии качества олигонуклеотидов. Олигонуклеотиды, разработанные при помощи этой программы, позволят получить максимально высокое таргетное обогащение регионов интереса при минимальном количестве олигонуклеотидов. Для обработки данных секвенирования, полученных с использованием разработанной панели, будет использоваться пайплайн, написанный на языке Nextflow. Таким образом, при помощи этой платформы будет осуществляться весь цикл работ по разработке олигонуклеотидных панелей для таргетного NGS секвенирования, а также по обработке данных, полученных при помощи этих панелей.