年末剁手指南:哪款人基因組測序技術最適合你?
2019.01.16

每次懷揣著要做測序的熱情,都被種類繁多的測序產品繞花了眼,WES/WGS傻傻分不清楚,我只想靜靜的做個基因組測序,怎么這么難~


為了解決上述問題同時答謝大家一直以來對安諾優達的支持,小編我嘔心瀝血將各種測序技術的性能進行總結比較,讓你一秒get到最適合自己的產品,快來圍觀吧~


1、全基因組重測序(Whole Genome Sequencing,WGS


全基因組重測序即對整個基因組進行測序,將測序得到的DNA片段和參考基因組進行比對,從而得到其中的變異信息。作為全面分析基因組的方法,WGS的最大特點是包含了非編碼區的序列信息。而一些基于WGS技術的疾病研究顯示,非編碼區的DNA變異與復雜疾病發生有很大關聯。


WGS的實驗流程主要分為如下的5個步驟:


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對于疾病先驗知識不多、關注非編碼區變異和結構變異的研究,WGS是首選技術。一般測序深度推薦30X-50X,相應的數據量是90G-150G。WGS的不足在于測序數據量大、成本高,數據解讀難度大,此外測序深度較低,不利于低豐度變異的檢測。


案例解析


Deep whole-genome sequencing reveals recent selection signatures linked to evolution and disease risk of Japanese[1]

深度全基因組測序揭示與日本人進化和疾病風險相關的選擇特征


發表期刊

Nature Communications


影響因子

12.124


發表日期

2018.4


實驗材料2,234名祖籍在日本的人類樣品,患有急性心肌梗死、藥物性皮炎、結直腸癌、乳腺癌、前列腺癌、胃癌、癡呆癥其中一種。


測序平臺&策Illumina HiSeq 2500平臺,PE160,平均測序深度為25.9X。


研究思路:


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結論:本研究用WGS來展示日本人群的自然選擇特征。利用罕見的單例,鑒定出近2,000-3,000年間在多個基因位點上發生過自然選擇的跡象。在大規模的全基因組關聯研究(GWAS)中,選擇特征的變異顯示出在日本各地理區域間衍生等位基因頻率譜的異質性富集。


推薦指數:★★★★☆


2、外顯子測序(Whole Exome Sequencing,WES


外顯子測序技術只將人類基因組的外顯子區域進行測序,是應用頻率最高的基因組測序方法之一。人類基因組中包括約180,000個外顯子,約占到全部基因組的1%,約為30 million bp,是人基因組的蛋白編碼區域,集中了大部分已知的致病突變位點。外顯子測序可以彌補全基因組重測序高成本、低深度的不足,有效的檢測低豐度變異。


WES的流程可以大致分為兩個步驟。一是對基因組中外顯子區域進行特異性捕獲富集,二是對捕獲的部分進行擴增和高通量測序。目前安諾使用Agilent V6系列外顯子靶向序列富集系統對人類外顯子序列進行捕獲,這也是目前應用較廣泛、較被研究者認可的經典外顯子捕獲測序試劑。


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WES在研究編碼區突變改變蛋白產物的方面發揮了強大的功能。一般WES測序深度推薦100X-200X,相應的數據量是12G-24G。其數據分析難度小,易解讀,可有效地檢測低豐度變異。但由于WES有捕獲過程帶入的偏好性,及對非編碼區覆蓋較少,因此對于CNV/SV的檢出準確度不高。如果研究中需要關注較大范圍的CNV,可以配合往期介紹的另一款CNV檢測技術(CNV研究=高價格?有了這個檢測技術,十一也能盡情嗨~ 點此查看),彌補WES測序對CNV研究不準確的短板。


案例解析


 Human ALPI deficiency causes in flammatory bowel disease and highlights a key mechanism of gut homeostasis[2]

人類ALPI缺陷可引發炎癥性腸病,凸顯出腸道內穩態形成的一種重要機制


發表期刊

EMBO Molecular Medcine


影響因子

9.249


發表日期

2018.2



實驗材料:兩例獨立IBD患者(P1和P2)及家系的外周血樣品


測序平臺&策略:Illumina HiSeq 2500,PE100(P1)或PE75(P2)進行WES。


研究思路:

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結論:研究者利用全外顯子測序(WES)技術在兩例獨立的患者體內鑒定出可導致嚴重腸炎和自體免疫的ALPI突變。研究結果凸顯了ALPI在降低LPS毒性、抑制腸道對微生物群炎癥反應的過程中起到的重要作用。同時也為口服ALPI以治療IBD的療法提供了遺傳學證據。


推薦指數:★★★★★


3、目標區域測序(Targeted Region Sequencing,TRS)


目標區域測序技術就是特異性地對感興趣的基因組序列進行探針設計、區域捕獲、雙端測序和信息分析。其原理類似外顯子測序,只是關注的區域更為個性化。其優勢是高集中度、小數據量、較低成本、高深度和高覆蓋度,適合在大量樣本中進行專門區域的研究。


安諾目標區域測序是利用液相雜交捕獲技術將人基因組目標區域DNA富集后,基于Illumina測序平臺高通量測序的基因組研究方法,能夠直接發現與蛋白質功能變異相關的遺傳突變。相比于全基因組重測序,目標區域測序更加經濟、高效,但需要有先驗知識來制定明確的測序范圍,以設計對應的捕獲芯片。


對于有明確關注基因區域、樣品量相對較大的研究項目,TRS是性價比最高的一款,一般推薦測序深度100X-10,000X,數據量通常在幾個G水平,一般用于大范圍測序結果的驗證。


案例解析


Germline mutations in 40 cancer susceptibility genes among Chinese patients with high hereditary risk breast cancer[3]

中國高遺傳風險乳腺癌患者的40個癌癥易感性基因胚系突變篩查


發表期刊

International Journal of Cancer


影響因子

6.513


發表日期

2018.5



實驗材料:937例中國高遺傳風險乳腺癌患者的靜脈血樣本(5 mL)。


測序平臺&策略:Illumina HiSeq 2500,PE100。40個BC相關基因構成的芯片,平均測序深度300X以上。


研究思路:

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結論:該研究采用目標測序的方法,對大量中國高遺傳風險乳腺癌患者的40個癌癥易感性基因進行了胚系突變頻率評估,繪制中國高遺傳風險乳腺癌遺傳全景。


推薦指數:★★★☆☆


4、ctDNA測序(Circulating Tumor DNA Sequencing,ctDNA-Seq)


ctDNA即循環腫瘤DNA,是一種具備廣泛應用前景、高敏感性、高特異性的腫瘤標志物,且適用于多種癌種。通過對樣品中的ctDNA進行高通量深度測序,可發現腫瘤相關的基因突變,用于發現癌前病變及早期癌癥,實現癌癥的早期預警、監測、耐藥和復發等全程管理?;蛲蛔儥z測結合分子病理診斷,還可為患者選擇較優的精準治療方案。


對于癌癥的早期診斷,ctDNA測序可謂是不二選擇。安諾提供的ctDNA檢測主要針對230個泛癌種的癌癥相關基因,一般測序深度可達20,000X以上,可精準發現低頻存在的體細胞突變。


案例解析


Early reduction in ctDNA predicts survival in lung and bladder cancer patients treated with durvalumab[4]

ctDNA早期減少可預測durvalumab治療的肺癌和膀胱癌患者生存情況


發表期刊

Clinical Cancer Research

影響因子

10.199


發表日期

2018.8


實驗材料:28例非小細胞肺癌(NSCLC)患者的治療前及治療后第6周的ctDNA,72例EGFR-野生型NSCLC患者及9例泌尿道上皮癌(UC)患者。


測序平臺&策略:目標區域測序(Guardant36073基因panel),Illumina HiSeq 2500。


研究思路:


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結論:本研究探索了ctDNA用于預測抗PD-L1藥物durvalumab存活率的可行性。揭示了可利用ctDNA早期變化識別免疫檢查點抑制劑單一療法并指導組合治療來作出治療決策。


推薦指數:★★★☆☆


測序技術種類繁多,總是在選擇技術時犯迷糊?小編劃重點了,其實基因組常用測序技術可分為兩大類,一是全基因組重測序,另一個是目標區域測序。在目標區域測序里面又包括常用的外顯子測序、ctDNA測序等,其測序原理基本都是通過設計芯片,來捕獲特定的基因組片段。這樣總結起來是不是好記了許多?如果還是記不住,不用擔心,小編還給大家總結了基因組常用測序技術的比較,表格在手,技術常有, 快收藏起來吧~


基因組常用測序技術比較

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安諾人基因組產品基于上述測序技術,可提供疾病、癌癥方面的高通量測序服務,更有全面可靠的分析結果,心動不如行動,快快聯系當地銷售經理吧~


參考文獻:

[1] Okada Y, Momozawa Y, Sakaue S, et al. Deep whole-genome sequencing reveals recent selection signatures linked to evolution and disease risk of Japanese[J]. Nature Communications, 2018, 9(1).

[2] Parlato M, Charbithenrion F, Pan J. Human ALPI deficiency causes in flammatory bowel disease and highlights a key mechanism of gut homeostasis[M]. Bacterial Regulatory RNA, 2018.

[3] Li J, Jing R, Wei H, et al. Germline mutations in 40 cancer susceptibility genes among Chinese patients with high hereditary risk breast cancer[J]. International Journal of Cancer, 2018.

[4] Rajiv Raja, Michael Kuziora, et al. Early reduction in ctDNA predicts survival in lung and bladder cancer patient streated with durvalumab[J]. Clinical Cancer Research, 2018.





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