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对已解析单倍型和已注释基因变异的疾病样本进行全基因组测序

首页 » 产业 » 快讯 2023-05-05 NanoporeTechnologies 赞(2)

导读	使用天然DNA全基因组测序，以与疾病类型无关的方式寻找临床相关单核苷酸变异、拷贝数变异、结构重排和重复扩增。

使用天然DNA全基因组测序，以与疾病类型无关的方式寻找临床相关单核苷酸变异、拷贝数变异、结构重排和重复扩增。

识别和注释细胞系DNA中的一系列基因变异类型

图1 变异识别与注释 a) 分析工作流程 b)具有已知突变的样本

Oxford Nanopore 的全基因组天然DNA测序能够提供信息丰富的数据，使基因组分析达到前所未有的水平。将单倍型单核苷酸变异、结构变异、拷贝数变异、重复扩增和甲基化信息全部结合起来，可用于识别和回答关键研究问题，这在临床研究领域尤为有用。研究人员使用公开的工具和数据库（图1a），对四个已充分表征的细胞系样本（采自存在已知临床相关基因组改变的受试者）中的已识别基因组变异进行注释，以证明其通过与疾病类型无关的方式检测和注释临床相关变异的能力（图1b）。

使用预期影响评分和相关ClinVar信息注释SNP VCF

图2 BRCA2 a) 缺失，b) 预期影响，c) 致病 SNV 总结

在过去，单核苷酸变异(SNV)是人类疾病研究中最常研究的变异类型之一。单碱基对插入、缺失和置换都可能通过移码、终止密码子插入或剪接位点断裂等过程破坏基因功能。使用SnpEff等程序，结合ClinVar等相关数据库中的补充信息，可以注释BRCA2基因（图2a）中的单核苷酸变异（例如单碱基对缺失），并了解其对基因功能的预期影响（图2b）。在缺乏SNV位置先验知识的情况下，以这种方式鉴定了样本中的已知高影响SNV（图2c）。

注释结构变异和鉴定复合杂合性

图3 SV a) 复合杂合子中的 SV，b) SV 长度和类型，c) 疾病信息

使用短读长数据难以识别长SV或复杂SV中的断裂点，因此结构变异(SV)对于疾病的作用常被忽视。长读长测序能够解析复杂SV并识别断裂点。在鉴定化合物杂合性时，以单倍型方式一同识别SV和SNV至关重要。在图3a)的示例中，MCOLN1基因的一个单倍型被SV破坏，另一个被SNV破坏，引发黏脂贮积症IV型。可以使用AnnotSV等程序，按照与SNV类似的方式对结构变异进行注释，这样相对影响评分可归因于每个SV和来自若干专业数据库的补充信息（图3b和图3c）。

将疾病相关重复区域注释为不同的突变类别

图4 重复区域 a) FMR1 扩增，b) 疾病相关重复区域，c) 单倍型甲基化

重复扩增障碍在基因组层面的特征是重复结构数量增加（通常为3bp），导致相关的基因破坏。当5’UTR区域CGG重复序列的扩增导致X染色体上的FMR1基因受到破坏时，就会发生脆性X综合征（图4a）。扩增中的重复单元数量通常可决定疾病的严重程度。通过一个重复扩增进行完全测序，就可以使用STRGLr等程序，基于单个读长序列识别重复单元的数量。可以使用STRANGER注释正常、突变前或完全突变状态（图4b）。FMR1 CGG重复结构的扩增还可能引起整个基因的异常甲基化，进而导致基因功能失调（图4c）。