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检测单个DNA分子的突变在很多研究领域都是至关重要的，但其却具有一定的挑战性，新一代的测序技术（NGS，Next-generation sequencing）能提供巨大的吞吐量，但却不能直接对双链DNA分子进行测序从而区分两条链上的真正突变。近日，一篇发表在国际杂志Nature Genetics上题为“Single duplex DNA sequencing with CODEC detects mutations with high sensitivity”的研究报告中，来自MIT博德研究所等机构的科学家们通过研究开发出了一种名为CODEC的新技术，即“串联原始双链纠错”技术（CODEC，Concatenating Original Duplex for Error Correction），其能使得新一代测序技术的准确性提高约1000倍，并有望开启一系列应用，包括检测血液样本中的极少量癌症突变，监测疗法期间和疗法之后的癌症进展情况，以及识别隐藏在罕见疾病背后的突变，所有这些应用都会以相对较低的成本进行。
研究者Viktor Adalsteinsson说道，这种方法的美妙之处在于，其并没有彻底改变测序的方式，其并不需要新的仪器或资本投资，而是一套简单的步骤，能被添加到现有的样品制备工作流程中，从而改善DNA测序的准确性。CODEC技术能结合当前两种方法的优势，即新一代测序和第三代测序技术。新一代测序技术是一个高通量的过程，其中DNA双链会被分开并单独进行测序，这个过程很快，但并不能区分DNA中的突变以及测序本身所引入的错误，从而就会降低准确检测罕见突变的能力。
重磅！新型CODEC技术在检测罕见遗传突变上或能将DNA测序的准确性提高1000倍。
图片来源：Nature Genetics(2023). DOI:10.1038/s41588-023-01376-0
一种称之为双重测序（duplex sequencing）的简单样本制备方法主要涉及对DNA的单个链进行标记，从而就能区分真正的突变和错误，但其效率较低，因为该技术能对DNA双链的每条链进行独立测序。第三代测序技术则能通过对DNA进行测序而不分离两条链来识别出罕见的突变，但其也可能表现出效率较低和不准确的缺点。为了克服这些限制，CODEC技术就能利用特殊设计的适配器序列将双链中的一条链与第二条链的反向互补序列相连接起来，随后研究人员就能利用新一代的测序技术对两条链进行测序，这就能使得科学家们区分测序所产生的错误和突变，并能以较低的成本产生高度准确的序列数据。
研究人员利用CODEC技术来寻找精子中的突变频率以及血细胞中与年龄相关的突变，同时还能识别出肿瘤和其它患者样本中单个DNA分子的突变，研究人员在新一代测序中检测了CODEC技术技术，即要么对整个基因组测序，要么仅对一组靶向性基因进行测序，结果发现，相比双向测序技术而言，CODEC技术区分真正突变和错误的准确性相似，同时需要更少的DNA进行分析，且能提高工作效率。如今，研究人员Adalsteinsson等人已经为该技术申请了专利，并正在研究使得CODEC变得更加有效，他表示，该技术能让我们看到以前用DNA测序无法看到的东西，这一点让我们非常兴奋。
综上，本文研究结果表明，CODEC技术能帮助科学家们实现更为精准的遗传测试，并能揭示出具有一定生物学意义的突变，而这些突变常常会被新一代测序技术的错误所掩盖。（生物谷Bioon.com）
原始出处：
Bae, J.H., Liu, R., Roberts, E.et al.Single duplex DNA sequencing with CODEC detects mutations with high sensitivity.Nat Genet(2023).doi：10.1038/s41588-023-01376-0
