NGS (Yeni Nesil Dizileme) Nedir? Hangi Alanlarda Kullanılır?

NGS (Yeni Nesil Dizileme) Nedir?

Yeni Nesil Dizileme (Next-Generation Sequencing – NGS), DNA ve RNA dizilimlerini aynı anda milyonlarca parçayı inceleyerek okuyan hızlı ve yüksek hassasiyetli bir genetik analiz teknolojisidir. DNA okumanın yanı sıra örneğin alınmasından genetik değişikliklerin belirlenmesine, biyoinformatik değerlendirmeden sonuçların klinik olarak yorumlanmasına kadar birçok aşamadan oluşan kapsamlı bir laboratuvar ve veri analizi sürecidir.

İnsan vücudunun gelişimi ve işleyişiyle ilgili tüm bilgiler DNA üzerinde taşınır. Hastalıkları incelerken bazen tek bir gen değişikliği değil yüzlerce hatta binlerce genin incelenmesi gerekebilr. Genetik hastalıkların birbirinden farklı nedenlere sahip olabilmesi, aynı hastalığın farklı kişilerde farklı genetik değişikliklerden kaynaklanabilmesi ve özellikle kanser gibi hastalıklarda çok sayıda moleküler değişikliğin bir arada bulunabilmesi, daha kapsamlı analiz yöntemlerine duyulan ihtiyacı artırmıştır. Geleneksel dizileme yöntemleriyle sınırlı sayıdaki DNA bölgesi sırayla incelenirken, NGS teknolojisi sayesinde çok sayıda DNA parçası paralel olarak okunabilir. Bu özellik, tek bir gen yerine çok sayıda genin, protein kodlayan bölgelerin veya genomun çok daha geniş bir bölümünün aynı analiz sürecinde değerlendirilmesini mümkün kılar.

NGS Bir Genomik Teknoloji midir?

NGS, genomik alanında kullanılan temel dizileme teknolojilerinden biridir. Genetik, belirli genleri ve kalıtımla aktarılan özellikleri inceleyen bilim dalıdır; genomik ise organizmanın tüm genetik materyalini, genler arasındaki ilişkileri ve bu değişikliklerin sağlıkla ilişkisini daha geniş bir perspektifle ele alır. NGS ise bu genomik ve genetik bilgilerin elde edilmesini sağlayan teknolojik araçlardan biridir. Başka bir ifadeyle genomik incelenen bilimsel alanı, NGS ise bu alanı incelemek için kullanılan ileri dizileme teknolojisini ifade eder.

NGS'yi Geleneksel DNA Dizileme Yöntemlerinden Ayıran Nedir?

DNA dizileme, laboratuvarlarda uzun yıllardır kullanılan bir DNA testi yöntemlerinden biridir, ancak klasik Sanger dizilemede DNA parçaları sınırlı ve genellikle tek tek incelenir. NGS'nin en önemli farkı, kitlesel paralel dizileme prensibiyle çok sayıda DNA parçasını aynı anda okuyabilmesidir. Bir NGS çalışmasında yüz binlerce hatta milyonlarca dizileme reaksiyonu eş zamanlı olarak gerçekleştirilir. Bu yaklaşım, aynı klinik tablonun çok sayıda farklı genle ilişkili olabildiği nörogelişimsel bozukluklar ve kalıtsal kanserler gibi durumlarda tek tek genlere bakmak yerine geniş bir genetik alanın tek analizde taranmasını sağlar.

NGS ile Hangi Genetik Değişiklikler Araştırılabilir?

NGS'nin araştırabileceği genetik değişikliklerin kapsamı, kullanılan teste, platforma ve biyoinformatik altyapıya bağlıdır. Uygun analiz süreçleriyle şu varyant türleri incelenebilir:

• SNV (Tek Nükleotid Değişiklikleri): DNA dizisindeki tek bir bazın değiştiği durumlar.
• Parça Ekleme-Silmeler: Genetik diziden küçük parçaların silinmesi veya eklenmesi.
• Kopya Sayısı Değişiklikleri (CNV): Gen bölgelerinde artış veya eksilmeler.
• Yapısal Varyantlar: Kromozom düzeyindeki büyük yer değiştirmeler.
• Gen Füzyonları ve Yeniden Düzenlenmeler: İki farklı genin birleşmesiyle tümör oluşturması durumu

Ancak her NGS testinin bütün varyant türlerini aynı başarıyla ve yüzde yüz doğrulukla belirleyebildiği düşünülmemelidir. Testin kapsamı, okuma derinliği, kapsama oranları ve analitik performansı hangi varyantların güvenle saptanabileceğini doğrudan etkiler.

NGS Nasıl Uygulanır?

Klinik bir NGS süreci, hastadan alınan biyolojik örneğin laboratuvara kabulünden sonuçların raporlanmasına kadar titizlikle yürütülen aşamalardan oluşur.

Hangi Genetik Sorunun İnceleneceği Belirlenir

İlk aşamada hastanın klinik özellikleri ve testin amacı değerlendirilir. Çünkü her hastada tüm genomun incelenmesi gerekmez. Örneğin belirli bir kalıtsal hastalıktan şüpheleniliyorsa hastalıkla ilişkili genlerden oluşan hedefli bir panel tercih edilebilir. Çok sayıda farklı hastalığın düşünüldüğü ve klinik tablonun tek bir genle açıklanamadığı durumlarda ekzom veya genom dizileme gibi daha kapsamlı genetik testler değerlendirilebilir.

Örnek Alımı ve Genetik Materyalin Hazırlanması

Analizin amacına göre örnek olarak kan, tükürük, kemik iliği, tümör dokusu veya sıvı biyopsi için plazma örnekleri kullanılabilir. Laboratuvarda örnekten DNA veya RNA ayrıştırılır, genetik materyalin miktar ve kalite kontrolleri yapılır. DNA genellikle dizileme sisteminin okuyabileceği uygun büyüklükte parçalara ayrılır. Bu DNA parçalarının uçlarına “adaptör” adı verilen özel diziler eklenerek bir dizileme kütüphanesi oluşturulur.

Dizileme Süreci

Hazırlanan DNA kütüphanesi NGS cihazına yüklenir. Cihaz, milyonlarca DNA parçasını eş zamanlı olarak okur ve "read" adı verilen ham dijital veriler üretir. Bu aşamada yüksek okuma derinliği ve geniş kapsama, düşük frekanslı varyantların yakalanmasına olanak sağlar ve testin teknik kalitesini belirleyen temel unsurlardır.

Biyoinformatik Analiz

Cihazın ürettiği ham veriler tek başına klinik bir sonuç değildir. Gelişmiş bilgisayar algoritmaları ve biyoinformatik yöntemler kullanılarak ham okumalar kalite kontrolünden geçirilir, insan referans genomuyla hizalanır ve referans diziden farklı olan noktalar tespit edilir, teknik hatalar filtrelenir.

Genetik Değişikliklerin Klinik Yorumlanması

Biyoinformatik analizle saptanan genetik değişiklikler; bilimsel veri tabanları, klinik bulgular, literatür ve uluslararası kılavuzlar ışığında uzmanlar tarafından yorumlanır. Varyantlar patojenik, olası patojenik, klinik önemi belirsiz, olası benign veya benign olarak sınıflandırılır ve hastanın hekimine raporlanır.

NGS Test Türleri Nelerdir?

Yeni Nesil Dizileme (NGS) teknolojisi, araştırılmak istenen hastalığın ya da klinik durumun niteliğine ve hastanın tıbbi geçmişine göre farklı kapsam ve derinliklerde uygulanabilen esnek bir altyapıya sahiptir. Tek bir hastada hangi test türünün tercih edileceği; şüphelenilen hastalığın genetik özelliklerine, aranan mutasyonun tipine ve hekimin yönlendirdiği klinik hipoteze bağlı olarak belirlenir.

Genetik tanı ve araştırmalarda en sık kullanılan başlıca NGS test türleri şunlardır:

• Hedefli Gen Paneli: Belirli bir hastalık veya klinik grup ile ilişkisi kanıtlanmış genlerin (örneğin ritim bozuklukları veya kalıtsal kanser genleri) birlikte incelendiği odaklanmış yaklaşımdır.
• Tüm Ekzom Dizileme (WES): Genomun protein üretimiyle doğrudan ilişkili olan ekzom (kodlayan) bölgelerinin tamamının incelendiği kapsamlı yöntemdir. Sınırlı panellerin yetersiz kaldığı durumlarda tercih edilir.
• Tüm Genom Dizileme (WGS): DNA'nın hem protein kodlayan hem de kodlamayan düzenleyici bölgelerinin tamamının dizilenmesini sağlayan en kapsamlı genomik analizdir.
• RNA Dizileme (RNA-seq): Genlerin ne ölçüde aktif olduğunu, RNA düzeyindeki değişimleri ve gen füzyonlarını incelemek amacıyla DNA yerine RNA moleküllerini hedefleyen analiz yöntemidir.

NGS Hangi Alanlarda Kullanılır?

Yüksek kapasiteli veri üretebilme ve binlerce geni aynı anda tarayabilme yeteneği sayesinde NGS, günümüzde tıbbın pek çok farklı dalında tanı ve araştırma aracı haline gelmiştir. Geleneksel yöntemlerle tanısı yıllarca konulamayan karmaşık vakalardan kanser tedavisindeki akıllı ilaç seçimlerine, enfeksiyon salgınlarının takibinden nadir kalıtsal hastalıklara kadar geniş bir spektrumda kullanılabilir.

Nadir ve Kalıtsal Hastalıklar

Benzer belirtilerin yüzlerce farklı genle ilişkili olabildiği nörogelişimsel bozukluklar, iskelet sistemi hastalıkları ve açıklanamayan metabolik durumlarda hedefli paneller, WES veya WGS ile çok sayıda olası neden tek testte taranabilir. NGS hakkında sürdürülen projelerde, daha önce tanı alamamış nadir hastalık vakalarında WGS'nin önemli bir tanısal verim sağladığı gösterilmiştir.

Kanser ve Kalıtsal Kanserler

Tümör dokusunda zaman içinde biriken somatik mutasyonlar NGS tabanlı tümör genomik profillemesi ile taranarak hedeflenebilir tedavi seçenekleri ve moleküler alt tipler değerlendirilebilir. Ayrıca ailede genç yaşta kanser öyküsü bulunan durumlarda kalıtsal kanser panelleri ile doğuştan gelen yatkınlıklar araştırılabilir.

Kardiyolojik ve Nörolojik Hastalıklar

Kardiyomiyopatiler, ailesel hiperkolesterolemi, epilepsi ve kalıtsal nöropatiler gibi bazı kalp ve sinir sistemi hastalıklarının oluşumunda birden fazla gen rol oynayabilir. NGS yöntemi, bu hastalıklarla ilişkili çok sayıda genin aynı anda incelenmesine olanak sağlayarak genetik nedenlerin araştırılmasına yardımcı olur.

Enfeksiyon Hastalıkları

NGS yalnızca insan DNA'sı için değil; bakteri, virüs ve mantar gibi patojenlerin tespiti, salgın takibi ve antimikrobiyal direnç mutasyonlarının (örneğin ilaç dirençli tüberküloz) hızlı bir şekilde belirlenmesi amacıyla da kullanılmaktadır.

Tüp Bebek ve Prenatal Tarama

NGS, Preimplantasyon Genetik Tarama (PGT) tarama testleri içinde kullanılmaktadır ve transfer öncesi embriyolardan alınan hücreler taranır, sağlıklı embriyo seçimi sağlanır. Aynı zamanda doğum öncesi bebeğe ait genetik anomalileri erken dönemde saptamak için de kullanılmaktadır.

Farmakogenetik ve Bilimsel Araştırmalar

İlaçların vücutta işlenme hızını inceleyen farmakogenetik analizlerden evrimsel ve popülasyon genetiği araştırmalarına kadar pek çok alanda NGS teknolojisinden yararlanılmaktadır.

NGS Sonuçları Nasıl Değerlendirilir?

NGS cihazlarının ürettiği ham veriler tek başına doğrudan bir tıbbi tanı anlamına gelmez, bir biyoinformatik süzgeçten ve uzman klinik değerlendirmesinden geçirilmesi gerekir.

NGS sonuçlarının değerlendirilmesinde dikkate alınan temel aşamalar ve durumlar şunlardır:

• Pozitif sonuç: Hastalığın genetik nedenini açıklayan klinik açıdan anlamlı bir patojenik varyant saptandığını gösterir.
• Negatif sonuç: Test kapsamında incelenen bölgelerde hastalığı açıklayacak anlamlı bir bulgu saptanmadığını ifade eder, ancak bu durum genetik bir neden olmadığını kesin olarak kanıtlamaz.
• Belirsiz Sonuç (VUS): Klinik önemi henüz yeterli bilimsel kanıtla desteklenmeyen varyantlardır, tek başına tanı koydurucu kabul edilmez.

İkincil Bulgular

Geniş kapsamlı WES veya WGS analizlerinde, asıl araştırma amacından bağımsız olarak sağlığı kritik düzeyde etkileyebilecek ek genetik riskler (ikincil bulgular) saptanabilir. Bu nedenle test öncesi bilgilendirme ve onay süreçleri büyük önem taşır.

Genetik Verilerin Yeniden Analizi

Bilimsel bilgi ve hastalık-gen ilişkileri sürekli geliştiği için, geçmişte anlamlandırılamayan veya negatif sonuçlanan genomik verilerin ilerleyen yıllarda yeniden analizi, yeni klinik tanılara ulaşılmasını sağlayabilir.

NGS Kimler İçin Uygundur?

Klinik değerlendirmelerde NGS; ailesinde veya kendisinde kalıtsal hastalık şüphesi taşıyanlar, birden fazla genin rol oynayabileceği karmaşık klinik tablolara sahip olanlar, standart testlerle nedeni açıklanamayan semptomları bulunan hastalar, tanı konulamayan nadir hastalık vakaları ve moleküler profilleme gerektiren kanser hastaları için uygun bir seçenektir. Bu yaklaşım her hastalığın sebebinin genetik sonuçtan kaynaklandığı anlamına gelmez ancak kişiselleştirilmiş tıp açısından tanının netleştirilmesi, risk analizi ve tedavi stratejilerinin belirlenmesinde önemli veriler sunabilir.

NGS Hakkında Sık Sorulan Sorular

NGS bir kan testi midir?

Hayır, NGS bir kan testi değil; ileri bir genetik dizileme teknolojisidir. Analizin amacına bağlı olarak kan, tükürük, tümör dokusu, kemik iliği veya diğer biyolojik örneklerden elde edilen DNA veya RNA üzerinde uygulanabilir.

NGS ile bütün genler incelenir mi?

Her zaman değil. NGS'nin kapsamı seçilen teste göre değişir. Hedefli gen panellerinde belirli bir grup gen incelenirken, WES'te protein kodlayan bölgelerin tamamı, WGS'de ise genomun çok daha geniş bir bölümü taranır.

NGS ile WGS aynı şey midir?

Hayır. NGS temel dizileme teknolojisini ifade ederken; WGS (Tüm Genom Dizileme), bu teknoloji kullanılarak gerçekleştirilebilen kapsamlı analiz yaklaşımlarından biridir. Hedefli paneller ve WES de NGS altyapısıyla yapılan farklı test türleridir.

NGS yalnızca kalıtsal hastalıklarda mı kullanılır?

Hayır. Kalıtsal ve nadir hastalıkların yanı sıra kanser genomik profillemesinde, enfeksiyon hastalıklarında patojen ve direnç analizlerinde, RNA incelemelerinde ve geniş kapsamlı bilimsel araştırmalarda aktif olarak kullanılmaktadır.

Negatif NGS sonucu genetik hastalık olmadığı anlamına gelir mi?

Hayır. Negatif sonuç, kullanılan testin sınırları dahilinde ve mevcut bilgi düzeyiyle hastalığı açıklayan bir bulgu saptanamadığını gösterir. Klinik şüphe devam ediyorsa ek testler veya ilerleyen dönemde verilerin yeniden analizi gerekebilir.

Genetik veriler daha sonra yeniden değerlendirilebilir mi?

Evet. Bilimsel literatürün gelişmesi ve yeni gen-hastalık ilişkilerinin keşfedilmesi sayesinde, daha önceden elde edilen ham genomik verilerin belirli aralıklarla yeniden analiz edilmesi bazı hastalarda ek tanısal katkı sağlayabilir.