Sistema de paneles virtuales de genes para genómica clínica basado en NGS

Abstract

[spa] El diagnóstico de enfermedades humanas originadas a causa de variantes y mutaciones en el ADN de cada persona está experimentando un cambio de paradigma, desde la aproximación genética tradicional hacia una que aproveche todo el potencial de la genómica clínica mediante la next-generation sequencing o secuenciación de última generación (NGS), ayudando a poner fin a la odisea diagnóstica a la que se ven expuestos muchos pacientes, además de mejorar el rendimiento y la coste-eficiencia de las pruebas realizadas. Sin embargo, la inmensa cantidad de datos generados actualmente mediante NGS implican un desafío computacional y de almacenamiento, además de suponer un obstáculo adicional con respecto a la correcta interpretación de las variantes identificadas por parte de los analistas clínicos. La detección de Variants of Uncertain Significance o variantes de significado incierto (VUS), Unsolicited Findings o descubrimientos no solicitados (UFs), y Secondary Findings o descubrimientos secundarios (SFs) ligadas a la naturaleza de la NGS incrementan la carga de trabajo interpretativo y el tiempo de respuesta para reportar los resultados al paciente, hecho que afecta directamente a la gestión de su tratamiento médico. En este proyecto de tesis, se han diseñado dos productos integrados en el pipeline bioinformático de la empresa Genomcore, es decir, el conjunto de aplicaciones encadenadas que constituyen todo el proceso del análisis NGS, para ayudar a reducir la carga interpretativa de los analistas y el tiempo de respuesta para el reporte de resultados, que mejoran la automatización de todo el proceso: el Virtual Panel Management System o sistema de gestión de paneles virtuales (VPMS) y la Report Generation Tool o herramienta de generación de informes (RGT). El VPMS permite la creación de paneles virtuales de genes para realizar análisis genómicos dirigidos a regiones concretas del ADN, minimizando así la detección de VUS, UFs y SFs para facilitar la labor interpretativa de los analistas. La reutilización de los datos de secuenciación permite también al VPMS optimizar el proceso de reanálisis. La RGT proporciona una herramienta para la generación automatizada de informes clínicos de resultados, así como de salud personalizada mediante el uso de otros datos biomédicos. De esta manera, la implementación de ambos sistemas proporciona a Genomcore una mejora en la integración, optimización y automatización del proceso de análisis de datos NGS y otros datos biomédicos en su plataforma bioinformática, desde la extracción de los datos en bruto hasta el informe final de resultados.

[eng] The diagnostic of human diseases caused by variants and mutations in each individual’s DNA is experiencing a paradigm shift from a traditional genetics approach towards one that exploits all the potential of clinical genomics through the use of next-generation sequencing (NGS), helping to put an end to the diagnostic odyssey many patients suffer, and also increasing the yield and cost-efficiency of the performed tests. However, the huge amount of NGS data generated nowadays entails computational and storage challenges, also creating new barriers towards the correct interpretation of identified variants by clinical analysts. Detection of variants of uncertain significance (VUS), unsolicited findings (UFs), and secondary findings (SFs) that naturally arise from NGS testing increase diagnostic burden and response times when reporting results to the patients, therefore affecting medical treatment management overall. In this dissertation, we designed two products that have been integrated into Genomcore’s bioinformatics pipeline, i.e. the combination of all the applications that are part of the NGS analysis, to help reduce interpretive burden for analysts and response times for the reporting of results, which improve automation of the whole process: the Virtual Panel Management System (VPMS) and the Report Generation Tool (RGT). The VPMS streamlines virtual gene panel creation in order to execute genomic analyses directed towards specific DNA regions, therefore minimizing the detection of VUS, UFs and SFs to ease the diagnostic burden onto analysts. Reusage of sequencing data also allows for the optimization of reanalysis processes by the VPMS. The RGT provides a tool to generate clinical reports of results in an automated fashion, as well as personalized health reports through the use of other biomedical data.

Thus, the implementation of both systems improves integration, optimization and automation of NGS and other biomedical analyses at Genomcore’s bioinformatics platform, from data extraction to the reporting of results.