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上海源葉生物科技有限公司
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超越NGS的基因組分析新策略
2015-7-8 閱讀(354)
來(lái)自西奈山Icahn醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們開發(fā)了一種新方法，通過(guò)結(jié)合高通量的DNA測(cè)序及基因組作圖構(gòu)建出幾近完整的基因組。這一方法使得研究人員能夠檢測(cè)復(fù)雜的基因組變異形式——由于與人類疾病有關(guān)聯(lián)這些基因組變異極為重要，然而以往卻難以檢測(cè)到它們。這項(xiàng)研究發(fā)布在6月29日的《自然方法》（Nature Methods）雜志上。
傳統(tǒng)的下一代測(cè)序(NGS)技術(shù)能夠地檢測(cè)到某些類型的變異，如單核苷酸變異和小片段插入及缺失，但卻錯(cuò)過(guò)與人類疾病相關(guān)的許多大的或復(fù)雜的基因組變異，從前的這些方法不太適合于*地從頭分析基因組，及定相個(gè)體母親和父親的單體型（延伸閱讀：沉迷大數(shù)據(jù)，NGS挑戰(zhàn)重重[心得點(diǎn)評(píng)] ）。
論文的資深作者、Icahn醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)和基因組學(xué)助理教授Ali Bashir說(shuō)：“我們創(chuàng)造了一種高通量策略，無(wú)需復(fù)雜的跳查文庫(kù)或是靶標(biāo)方法就可以從頭構(gòu)建出高度連續(xù)的基因組。在某些情況下，這策略還可以自動(dòng)解析整條染色體。盡管我們將本次研究的焦點(diǎn)放在了人類基因組上，這一方法適用于所有的新基因組，包括諸如植物等那些具有高度基因組復(fù)雜性，一直是極大研究挑戰(zhàn)的基因組。"
為了克服現(xiàn)有NGS方法的局限性，研究作者結(jié)合了兩種單分子方法：來(lái)自Pacific Biosciences公司的Long-Read測(cè)序（點(diǎn)擊了解Long-Read測(cè)序技術(shù) ），和來(lái)自BioNano Genomics公司的Nanochannel Array技術(shù)。Pacific Biosciences的測(cè)序技術(shù)確保了讀取長(zhǎng)度超過(guò)10kb，可以直接解析和定向復(fù)雜的變異形式。來(lái)自BioNano的NanoChannel Array技術(shù)可以限定和線性化DNA分子為巨堿基長(zhǎng)度，由此提供高分辨率的序列模體物理圖譜——稱作為“基因組圖譜"。
研究人員研究了NA12878二倍體基因組——這是千人基因組計(jì)劃已測(cè)序的一個(gè)樣本，常被用來(lái)測(cè)試一些新技術(shù)。研究作者采用兩種技術(shù)對(duì)變異進(jìn)行了定位，構(gòu)建出了裝配序列，再結(jié)合兩者構(gòu)建出了“雜合"裝配序列，大大提高了連續(xù)性。生成的雜合裝配序列N50s，50%的堿基對(duì)都包含在給定長(zhǎng)度或更長(zhǎng)的支架中，長(zhǎng)度接近30Mb——以小部分的成本和勞力達(dá)到了迄今為止的裝配水平。
論文的共同作者、歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室課題組負(fù)責(zé)人Jan Korbel說(shuō)：“這項(xiàng)研究揭示出了前所有未的基因組復(fù)雜性視圖，在許多情況下識(shí)別出了傳統(tǒng)測(cè)序忽視的一些區(qū)域，或進(jìn)一步細(xì)化了從前已知的遺傳變異類型。"
共同作者、Icahn醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)和和基因組科學(xué)助理教授Robert Sebra博士說(shuō)：“我們?cè)谥T如染色體倒位(inversion)和串聯(lián)重復(fù)(tandem repeats)序列等一些具有挑戰(zhàn)性的區(qū)域獲得了顯著的成功。"
共同作者、Icahn醫(yī)學(xué)院基因組學(xué)教授、Icahn研究所創(chuàng)始主任Eric Schadt博士說(shuō)：“通過(guò)有力結(jié)合一些新技術(shù)，我們zui終可以開始繞過(guò)過(guò)度依賴單一參考基因組導(dǎo)致的偏倚。*從頭分析方法將日益成為標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)直接及全面地確定基因組變異的特征。這將加深我們對(duì)于這樣的變異導(dǎo)致的人類疾病的認(rèn)識(shí)。"
