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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(199)
來自西奈山Icahn醫(yī)學院的科學家們開發(fā)了一種新方法，通過結合高通量的DNA測序及基因組作圖構建出幾近完整的基因組。這一方法使得研究人員能夠檢測復雜的基因組變異形式——由于與人類疾病有關聯這些基因組變異極為重要，然而以往卻難以檢測到它們。這項研究發(fā)布在6月29日的《自然方法》（Nature Methods）雜志上。
傳統(tǒng)的下一代測序(NGS)技術能夠地檢測到某些類型的變異，如單核苷酸變異和小片段插入及缺失，但卻錯過與人類疾病相關的許多大的或復雜的基因組變異，從前的這些方法不太適合于*地從頭分析基因組，及定相個體母親和父親的單體型（延伸閱讀：沉迷大數據，NGS挑戰(zhàn)重重[心得點評] ）。
論文的資深作者、Icahn醫(yī)學院遺傳學和基因組學助理教授Ali Bashir說：“我們創(chuàng)造了一種高通量策略，無需復雜的跳查文庫或是靶標方法就可以從頭構建出高度連續(xù)的基因組。在某些情況下，這策略還可以自動解析整條染色體。盡管我們將本次研究的焦點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雜性，一直是極大研究挑戰(zhàn)的基因組。"
為了克服現有NGS方法的局限性，研究作者結合了兩種單分子方法：來自Pacific Biosciences公司的Long-Read測序（點擊了解Long-Read測序技術 ），和來自BioNano Genomics公司的Nanochannel Array技術。Pacific Biosciences的測序技術確保了讀取長度超過10kb，可以直接解析和定向復雜的變異形式。來自BioNano的NanoChannel Array技術可以限定和線性化DNA分子為巨堿基長度，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——這是千人基因組計劃已測序的一個樣本，常被用來測試一些新技術。研究作者采用兩種技術對變異進行了定位，構建出了裝配序列，再結合兩者構建出了“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%的堿基對都包含在給定長度或更長的支架中，長度接近30Mb——以小部分的成本和勞力達到了迄今為止的裝配水平。
論文的共同作者、歐洲分子生物學實驗室課題組負責人Jan Korbel說：“這項研究揭示出了前所有未的基因組復雜性視圖，在許多情況下識別出了傳統(tǒng)測序忽視的一些區(qū)域，或進一步細化了從前已知的遺傳變異類型。"
共同作者、Icahn醫(yī)學院遺傳學和和基因組科學助理教授Robert Sebra博士說：“我們在諸如染色體倒位(inversion)和串聯重復(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)學院基因組學教授、Icahn研究所創(chuàng)始主任Eric Schadt博士說：“通過有力結合一些新技術，我們zui終可以開始繞過過度依賴單一參考基因組導致的偏倚。*從頭分析方法將日益成為標準方法來直接及全面地確定基因組變異的特征。這將加深我們對于這樣的變異導致的人類疾病的認識。"
