Método para identificar variantes del ADN mitocondrial humano secuenciado por la plataforma Nanopore en comparación con Illumina

Abstract

La secuenciación del ADN mitocondrial (ADNmt) es fundamental para el diagnóstico molecular y el estudio de la diversidad genética. En este trabajo se desarrolló y evaluó un método bioinformático para identificar variantes en ADNmt humano secuenciado mediante plataformas Oxford Nanopore Technologies® (ONT) e Illumina, Inc.®. Se analizaron cinco muestras independientes de ADNmt, considerando réplicas técnicas para ONT, y se aplicaron múltiples combinaciones de alineadores (Minimap2, NGMLR, Winnowmap2) y llamadores de variantes (Mutect2, Medaka, Mutserve2, Clair3). Las métricas comparadas incluyeron calidad de lectura, profundidad de cobertura, detección de heteroplasmia y concordancia entre plataformas. ONT alcanzó coberturas ≥200×, con valores modales de calidad Q20–Q30, mientras que Illumina mostró coberturas superiores a 1000× y calidad ≥Q30. A nivel de variantes, ambas plataformas coincidieron en más del 90% de los SNVs tras filtrado, con un índice de concordancia de Jaccard promedio de 0.85–0.95. Illumina presentó mayor sensibilidad para heteroplasmias bajas (≥3–5%), mientras que ONT fue robusto para heteroplasmias ≥10% y permitió detectar variantes estructurales y deleciones. Entre los pipelines probados, la combinación Minimap2–Clair3 mostró el mejor equilibrio entre precisión, sensibilidad y reproducibilidad en ONT. Se concluye que, aunque Illumina mantiene ventaja en variantes de baja frecuencia, ONT constituye una alternativa competitiva y complementaria, ofreciendo además lecturas largas y análisis en tiempo real. (Texto tomado de la fuente)

Mitochondrial DNA (mtDNA) sequencing plays a crucial role in molecular diagnostics and population genetics. In this study, we developed and evaluated a bioinformatic pipeline to identify mtDNA variants using Oxford Nanopore Technologies® (ONT) e Illumina, Inc.® platforms. Five independent human mtDNA samples were analyzed, with technical replicates for ONT, and multiple aligner–caller combinations were tested (Minimap2, NGMLR, Winnowmap2; Mutect2, Medaka, Mutserve2, Clair3). Key metrics included read quality, coverage depth, heteroplasmy detection, and cross-platform concordance. ONT achieved ≥200× depth with modal base quality Q20–Q30, while Illumina reached >1000× depth and base quality ≥Q30. Variant comparison showed >90% concordance of SNVs after filtering, with an average Jaccard index of 0.85–0.95. Illumina demonstrated higher sensitivity for low heteroplasmy levels (≥3–5%), whereas ONT was consistent for heteroplasmy ≥10% and uniquely enabled structural variant and deletion detection. Among tested pipelines, the Minimap2–Clair3 combination provided the best balance of accuracy, sensitivity, and reproducibility for ONT data. We conclude that although Illumina retains an advantage in detecting low-frequency variants, ONT represents a competitive and complementary approach, adding the benefits of long reads and real-time sequencing capabilities.