Nat.Commun：使用納米孔測序來定位和定相患者基因組中的結構變異

【引言】

第二代DNA測序已經成為人類遺傳疾病研究和診斷的基本技術。人類外顯子組的測序已經使孟德爾疾病新基因的發現顯著增加，而全基因組測序顯示無數的疾病是由基因內部和非編碼基因組內都可能發生的遺傳變化引起的。因此，基因組測序在臨床決策中得到迅速采用，因為患者基因突變概況的完整圖像可以實現治療策略個性化。盡管基因組學技術有所改進，但由讀短序列檢測結構變異（SVs）仍然面臨挑戰，特別是對于復雜的變異。

【成果簡介】

近日，烏得勒支大學Wigard P. Kloosterman（通訊作者）團隊使用MinION納米孔測序儀和一種新的計算流程-NanoSV分析了兩名先天性異常患者的基因組。研究發現納米孔讀長相比于讀短在檢測染色體重排方面略占優勢，同時讀長也能夠有效地調整遺傳變異，可以利用這些遺傳變異來確定所有染色體重排斷點的親本來源并解析這些復雜重排的結構。另外，全基因組監測遺傳性SVs揭示了新的變種，在讀短數據組中缺失，其中很大一部分是逆轉錄轉座子插入。相關成果以題為“Mapping and phasing of structural variation in patient genomes using nanopore sequencing”發表在了Nature Communications上。

【圖文導讀】

圖1 患者1和患者2的染色體從頭測序的斷點連接點

a）患者1和患者2的Circos圖

b）染色體斷裂點處的SV基因分型比較

圖2 染色體碎裂的斷裂點的定相

MinION讀取患者1中重疊的40個染色體重排斷裂點的定相，x軸顯示患者1中鑒定的每一個染色體斷裂點，按等位基因分層。

圖3 從納米孔中解開長程染色體破碎結構

a）患者1中斷點連接的模式示意圖

b）患者1中破碎染色體的結構

c）重建第7號染色體的染色體重排分區，涉及5個染色體區段

d）患者1染色體重排區單倍體裝配結果

圖4 使用納米孔讀取的SNV相位的性能

a）相位塊長度的分布

b）在兩個患者中建立的相連接部分

c）對于患者1的轉換錯誤率，對于患者2沒有數據可用

【小結】

在這項工作中，展示了人類，二倍體，患者基因組的MinION全基因組測序數據的獨立分析，證明了在MinION實時便攜式納米孔測序儀上對人類基因組進行讀長測序的可行性。通過ONT或其他讀長技術進行人類基因組測序將有助于更好的了解基因組成，從而進一步了解SVs在人類基因組中的作用，特別是在遺傳疾病中的作用。

文獻鏈接：Mapping and phasing of structural variation in patient genomes using nanopore sequencing（Nat.Commun,2017,DOI:10.1038/s41467-017-01343-4）

本文由材料人生物材料組Allen供稿，材料牛整理編輯。

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