Nature Methods：超越NGS的基因组分析新策略

来自西奈山Icahn医学院的科学家们开发了一种新方法，通过结合高通量的DNA测序及基因组作图构建出几近完整的基因组。这一方法使得研究人员能够检测复杂的基因组变异形式――由于与人类疾病有关联这些基因组变异极为重要，然而以往却难以检测到它们。这项研究发布在6月29日的《自然方法》（Nature Methods）杂志上。

传统的下一代测序(NGS)技术能够精确地检测到某些类型的变异，如单核苷酸变异和小片段插入及缺失，但却错过与人类疾病相关的许多大的或复杂的基因组变异，从前的这些方法不太适合于完全地从头分析基因组，及定相个体母亲和父亲的单体型。

论文的资深作者、Icahn医学院遗传学和基因组学助理教授Ali Bashir说：“我们创造了一种高通量策略，无需复杂的跳查文库或是靶标方法就可以从头构建出高度连续的基因组。在某些情况下，这策略还可以自动解析整条染色体。尽管我们将本次研究的焦点放在了人类基因组上，这一方法适用于所有的新基因组，包括诸如植物等那些具有高度基因组复杂性，一直是极大研究挑战的基因组。”

为了克服现有NGS方法的局限性，研究作者结合了两种单分子方法：来自Pacific Biosciences公司的Long-Read测序，和来自BioNano Genomics公司的Nanochannel Array技术。Pacific Biosciences的测序技术确保了读取长度超过10kb，可以直接解析和定向复杂的变异形式。来自BioNano的NanoChannel Array技术可以限定和线性化DNA分子为巨碱基长度，由此提供高分辨率的序列模体物理图谱――称作为“基因组图谱”。

研究人员研究了NA12878二倍体基因组――这是千人基因组计划已测序的一个样本，常被用来测试一些新技术。研究作者采用两种技术对变异进行了定位，构建出了装配序列，再结合两者构建出了“杂合”装配序列，大大提高了连续性。生成的杂合装配序列N50s，50%的碱基对都包含在给定长度或更长的支架中，长度接近30Mb――以小部分的成本和劳力达到了迄今为止最好的装配水平。

论文的共同作者、欧洲分子生物学实验室课题组负责人Jan Korbel说：“这项研究揭示出了前所有未的基因组复杂性视图，在许多情况下识别出了传统测序忽视的一些区域，或进一步细化了从前已知的遗传变异类型。”

共同作者、Icahn医学院遗传学和和基因组科学助理教授Robert Sebra博士说：“我们在诸如染色体倒位(inversion)和串联重复(tandem repeats)序列等一些具有挑战性的区域获得了显著的成功。”

共同作者、Icahn医学院基因组学教授、Icahn研究所创始主任Eric Schadt博士说：“通过有力结合一些新技术，我们最终可以开始绕过过度依赖单一参考基因组导致的偏倚。完全从头分析方法将日益成为标准方法来直接及全面地确定基因组变异的特征。这将加深我们对于这样的变异导致的人类疾病联系的认识。”（转化医学网360zhyx.com）