年末剁手指南:哪款人基因组测序技术最适合你?
2019.01.16

每次怀揣着要做测序的热情,都被种类繁多的测序产品绕花了眼,WES/WGS傻傻分不清楚,我只想静静的做个基因组测序,怎么这么难~


为了解决上述问题同时答谢大家一直以来对安诺优达的支持,小编我呕心沥血将各种测序技术的性能进行总结比较,让你一秒get到最适合自己的产品,快来围观吧~


1、全基因组重测序(Whole Genome Sequencing,WGS


全基因组重测序即对整个基因组进行测序,将测序得到的DNA片段和参考基因组进行比对,从而得到其中的变异信息。作为全面分析基因组的方法,WGS的最大特点是包含了非编码区的序列信息。而一些基于WGS技术的疾病研究显示,非编码区的DNA变异与复杂疾病发生有很大关联。


WGS的实验流程主要分为如下的5个步骤:


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对于疾病先验知识不多、关注非编码区变异和结构变异的研究,WGS是首选技术。一般测序深度推荐30X-50X,相应的数据量是90G-150G。WGS的不足在于测序数据量大、成本高,数据解读难度大,此外测序深度较低,不利于低丰度变异的检测。


案例解析


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

深度全基因组测序揭示与日本人进化和疾病风险相关的选择特征


发表期刊

Nature Communications


影响因子

12.124


发表日期

2018.4


实验材料2,234名祖籍在日本的人类样品,患有急性心肌梗死、药物性皮炎、结直肠癌、乳腺癌、前列腺癌、胃癌、痴呆症其中一种。


测序平台&策Illumina HiSeq 2500平台,PE160,平均测序深度为25.9X。


研究思路:


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结论:本研究用WGS来展示日本人群的自然选择特征。利用罕见的单例,鉴定出近2,000-3,000年间在多个基因位点上发生过自然选择的迹象。在大规模的全基因组关联研究(GWAS)中,选择特征的变异显示出在日本各地理区域间衍生等位基因频率谱的异质性富集。


推荐指数:★★★★☆


2、外显子测序(Whole Exome Sequencing,WES


外显子测序技术只将人类基因组的外显子区域进行测序,是应用频率最高的基因组测序方法之一。人类基因组中包括约180,000个外显子,约占到全部基因组的1%,约为30 million bp,是人基因组的蛋白编码区域,集中了大部分已知的致病突变位点。外显子测序可以弥补全基因组重测序高成本、低深度的不足,有效的检测低丰度变异。


WES的流程可以大致分为两个步骤。一是对基因组中外显子区域进行特异性捕获富集,二是对捕获的部分进行扩增和高通量测序。目前安诺使用Agilent V6系列外显子靶向序列富集系统对人类外显子序列进行捕获,这也是目前应用较广泛、较被研究者认可的经典外显子捕获测序试剂。


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WES在研究编码区突变改变蛋白产物的方面发挥了强大的功能。一般WES测序深度推荐100X-200X,相应的数据量是12G-24G。其数据分析难度小,易解读,可有效地检测低丰度变异。但由于WES有捕获过程带入的偏好性,及对非编码区覆盖较少,因此对于CNV/SV的检出准确度不高。如果研究中需要关注较大范围的CNV,可以配合往期介绍的另一款CNV检测技术(CNV研究=高价格?有了这个检测技术,十一也能尽情嗨~ 点此查看),弥补WES测序对CNV研究不准确的短板。


案例解析


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

人类ALPI缺陷可引发炎症性肠病,凸显出肠道内稳态形成的一种重要机制


发表期刊

EMBO Molecular Medcine


影响因子

9.249


发表日期

2018.2



实验材料:两例独立IBD患者(P1和P2)及家系的外周血样品


测序平台&策略:Illumina HiSeq 2500,PE100(P1)或PE75(P2)进行WES。


研究思路:

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结论:研究者利用全外显子测序(WES)技术在两例独立的患者体内鉴定出可导致严重肠炎和自体免疫的ALPI突变。研究结果凸显了ALPI在降低LPS毒性、抑制肠道对微生物群炎症反应的过程中起到的重要作用。同时也为口服ALPI以治疗IBD的疗法提供了遗传学证据。


推荐指数:★★★★★


3、目标区域测序(Targeted Region Sequencing,TRS)


目标区域测序技术就是特异性地对感兴趣的基因组序列进行探针设计、区域捕获、双端测序和信息分析。其原理类似外显子测序,只是关注的区域更为个性化。其优势是高集中度、小数据量、较低成本、高深度和高覆盖度,适合在大量样本中进行专门区域的研究。


安诺目标区域测序是利用液相杂交捕获技术将人基因组目标区域DNA富集后,基于Illumina测序平台高通量测序的基因组研究方法,能够直接发现与蛋白质功能变异相关的遗传突变。相比于全基因组重测序,目标区域测序更加经济、高效,但需要有先验知识来制定明确的测序范围,以设计对应的捕获芯片。


对于有明确关注基因区域、样品量相对较大的研究项目,TRS是性价比最高的一款,一般推荐测序深度100X-10,000X,数据量通常在几个G水平,一般用于大范围测序结果的验证。


案例解析


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

中国高遗传风险乳腺癌患者的40个癌症易感性基因胚系突变筛查


发表期刊

International Journal of Cancer


影响因子

6.513


发表日期

2018.5



实验材料:937例中国高遗传风险乳腺癌患者的静脉血样本(5 mL)。


测序平台&策略:Illumina HiSeq 2500,PE100。40个BC相关基因构成的芯片,平均测序深度300X以上。


研究思路:

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结论:该研究采用目标测序的方法,对大量中国高遗传风险乳腺癌患者的40个癌症易感性基因进行了胚系突变频率评估,绘制中国高遗传风险乳腺癌遗传全景。


推荐指数:★★★☆☆


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


ctDNA即循环肿瘤DNA,是一种具备广泛应用前景、高敏感性、高特异性的肿瘤标志物,且适用于多种癌种。通过对样品中的ctDNA进行高通量深度测序,可发现肿瘤相关的基因突变,用于发现癌前病变及早期癌症,实现癌症的早期预警、监测、耐药和复发等全程管理。基因突变检测结合分子病理诊断,还可为患者选择较优的精准治疗方案。


对于癌症的早期诊断,ctDNA测序可谓是不二选择。安诺提供的ctDNA检测主要针对230个泛癌种的癌症相关基因,一般测序深度可达20,000X以上,可精准发现低频存在的体细胞突变。


案例解析


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

ctDNA早期减少可预测durvalumab治疗的肺癌和膀胱癌患者生存情况


发表期刊

Clinical Cancer Research

影响因子

10.199


发表日期

2018.8


实验材料:28例非小细胞肺癌(NSCLC)患者的治疗前及治疗后第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。


测序平台&策略:目标区域测序(Guardant36073基因panel),Illumina HiSeq 2500。


研究思路:


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结论:本研究探索了ctDNA用于预测抗PD-L1药物durvalumab存活率的可行性。揭示了可利用ctDNA早期变化识别免疫检查点抑制剂单一疗法并指导组合治疗来作出治疗决策。


推荐指数:★★★☆☆


测序技术种类繁多,总是在选择技术时犯迷糊?小编划重点了,其实基因组常用测序技术可分为两大类,一是全基因组重测序,另一个是目标区域测序。在目标区域测序里面又包括常用的外显子测序、ctDNA测序等,其测序原理基本都是通过设计芯片,来捕获特定的基因组片段。这样总结起来是不是好记了许多?如果还是记不住,不用担心,小编还给大家总结了基因组常用测序技术的比较,表格在手,技术常有, 快收藏起来吧~


基因组常用测序技术比较

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安诺人基因组产品基于上述测序技术,可提供疾病、癌症方面的高通量测序服务,更有全面可靠的分析结果,心动不如行动,快快联系当地销售经理吧~


参考文献:

[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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