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全基因组重测序 (Whole-genome sequencing,WGS)是全面分析基因组的方法。新一代测序高通量和低成本的特点,为研究人个体或群体全基因组提供了平台。基于WGS技术的疾病研究显示,非编码区的DNA变异与复杂疾病起因有很大关联。



优势


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应用领域


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技术路线


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全基因组检测自闭症新生突变的特征


Genome-wide characteristics of de novo mutations in autism


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设计思路


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研究结果


研究发现绝大种系突变(75.6%)来自父亲,突变率与父亲年龄增长成正相关。但是绝大部分的簇突变来自母亲,并且这些簇突变与新生突变的CNVs相邻。研究还发现,在非编码区(15.6%)和遗传非编码区(22.5%),聚集了大量有破坏性的突变。这些非编码区的突变基因虽然不会被翻译,但是参与调控外显子跳跃,脱氧核糖酶I高敏感区域。

图1 种系、簇族和体细胞突变的来源.png

 

图1 种系、簇族和体细胞突变的来源


图2 破坏性新生突变主要集中在染色质组合,RNA生成和翻译,突触传递的基因本体GO通路中.png图2 破坏性新生突变主要集中在染色质组合,RNA生成和翻译,突触传递的基因本体GO通路中.png

图2 破坏性新生突变主要集中在染色质组合,RNA生成和翻译,突触传递的基因本体GO通路中


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研究结论


此前对自闭症新生突变的研究中,只对编码区的1.5%基因进行过测序。 加拿大多伦多儿童医院的研究,选取了来自200个自闭症儿童三口之家,一共600人的样本,采用全基因组测序,来研究种系突变和体细胞突变的遗传特征。全基因组测序研究,揭示了非编码区基因突变对自闭症成因的影响。



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参考文献


Yuen, R. K., Merico, D., Cao, H., Pellecchia, G., Alipanahi, B., Thiruvahindrapuram, B., ... & Wu, X. (2016). Genome-wide characteristics of de novo mutations in autism. NPJ genomic medicine, 1, 16027-1.


Q人全基因组重测序应用在哪些方面?


Aa) 人类进化、比较基因组学等的研究:可利用全基因组的基因信息全面进行种族进化、种族特异性基因及区域的筛选;

b) 疾病研究:全基因组范围内搜寻疾病相关候选位点或区域,适合于有较少分子研究基础的疾病类型,或研究大的结构变异的情况。



Q人全基因组重测序一般推荐的测序深度是多少?


A

人全基因组重测序深度根据研究目的、样本量及合作伙伴的预期而定。一般测序深度为30X,检测生殖系变异,推荐测序深度30-50X,比如单基因病的研究以及少样本量的复杂性疾病的研究。对于大样本量的群体研究,如果关注点为在群体水平分析SNP,可降低测序深度,群体重测序可以使用较低深度测序(约10X)。如果研究目的是找癌组织中较大的结构变异,建议深度测序(一般至少50X以上)。



Q如何验证重测序的结果?


A通过全基因组重测序一般能够发现SNP、InDel、SV、CNV等多种遗传变异,不同的变异类型,其验证方法也各不相同。

① SNPs可以通过PCR扩增包含该SNP位点的区段,并测序;或采用SNP分型检测的方法验证。

② 小片段的InDel,可通过PCR扩增,利用Sanger法测序进行验证。

③ CNVs可通过Real-time PCR对存在拷贝数变异的片段进行扩增,并根据CT值估算不同个体的拷贝数变化倍数。

④ 小的SVs可通过PCR扩增和测序辨别,而大的SVs则需要通过亚显微方法发现,如FISH等。




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