NGS explicado: como uma máquina lê bilhões de bases de DNA

Na história do Pelé, contei que a DNA Consult tinha acabado de adquirir um sequenciador NGS. Mas o que acontece, de fato, dentro dessas máquinas para que elas leiam bilhões de bases de DNA de uma só vez? Vale entender o processo.

Por décadas, sequenciar DNA significou o método Sanger — preciso, porém lendo uma sequência por vez. O NGS (Next Generation Sequencing) mudou a escala: em vez de uma reação, milhões a bilhões de fragmentos são lidos em paralelo. Foi essa mudança de escala que tornou viável sequenciar um genoma inteiro — ou todo o DNA de uma amostra — em dias e a um custo que despencou.

Tudo começa no preparo da biblioteca: o DNA é fragmentado em pedaços pequenos, e a cada fragmento são ligados adaptadores — sequências curtas conhecidas que servem de “alça” para a máquina segurar e ler cada molécula. Muitas vezes se adicionam índices (barcodes) que permitem misturar várias amostras numa mesma corrida e separá-las depois.

No sequenciamento por síntese — princípio da plataforma mais difundida — cada fragmento é amplificado formando aglomerados (clusters) sobre uma superfície. A cada ciclo, uma base marcada com fluorescência é incorporada e a máquina fotografa a cor correspondente a A, C, G ou T. Repetindo o ciclo, a sequência de cada fragmento é revelada base a base, gerando as reads.

Alguns termos organizam a leitura desses dados. Read é cada fragmento lido; cobertura (ou profundidade) é quantas vezes, em média, cada posição do genoma foi lida — mais cobertura, mais confiança; e o Phred score expressa a probabilidade de erro de cada base chamada. Depois vem a bioinformática: alinhar as reads a um genoma de referência ou montá-las de novo, transformando cores em conhecimento.

O NGS não leu apenas o DNA — ele redefiniu a escala do que é possível perguntar à biologia.

Do DNA ao dado, com NGS

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