Nature：借助第三代测序韩国发表最连续人类基因组(基因测序的发展状况)

Nature：借助第三代测序韩国发表最连续人类基因组

2016年10月20日讯 国立首尔大学医学院的研究人员和美国被誉为“测序黑马”的公司--10x Genomics联合运用去年新发售的GemCodeTM测序平台以及第三代测序PacBio单分子实时测序平台在本期的Nature上发表了一项新的研究，对一名韩国人的基因组（AK1）进行从头组装和单倍体型定相信息分析。这是迄今为止发表的最为连续的人类基因组组装。作者填补了特异人群参考基因组的空白，并确定了结构变异。

该研究的显着改进

这项工作提供了了到目前为止最邻近的二倍体基因组装配与之前未报道的亚洲特异结构变异的广泛调查。其优质的临床相关的等位基因的单体型分析有着提高精准医疗的潜力。这对于目前基于欧洲人和白人人群的基因组分析方法，是一个显着的改进。这个方法提高了从一个个体的短读长序列比对形成到一个单倍体的一致性参考基因组的分析状况，调整了通常无法捕捉到相对于个体基因组或种族人群属于新序列的问题。

主要研究方法

GemCode平台能够与现有的短读取测序仪互补，产生长片段信息（10-100 kb），实现结构变异和单体型等分析。为了更全面了解结构变异的范围和更好地理解AK1二倍体基因组结构的相，研究者对从PacBio单分子实时测序reads组装得到的，每个染色体单倍型的装配体--“haplotig”进行从头组装。除了PacBio长读长测序，该研究还使用了Illumina短读长测序、10X Genomics连接读取、细菌人工染色体（BAC）测序和BioNano Genomics光学图谱。Contig N50达到17.9Mb，Scaffold N50达到44.8Mb。

数据上的提升

到目前为止该研究在之前最佳的N50长度上提高了18Mb，最大的91个scaffold覆盖了基因组的90%，8个染色体的臂是由单个scaffold构成的。研究人员用AK1的组装序列补齐了在人类参考基因组GRCh38上的190个空缺中的105个，补齐的序列由364kb变成1.5Mb。另外也将剩下的85个空缺中的72个从663kb补充到4.1Mb。该研究鉴定到的18，210个结构变异，包含7，358个删除，10，077个插入，71个转换和704个复杂变异，所有这些变异均在AK1组装结果和人类参考基因组GRCh37之间进行了直接比较，达到了单碱基的分辨率。在18，210个结构变异中，总共有11，927个变异是以前未曾报道的。

测序新技术的强大作用

这项研究的结果显示了测序新技术在从头基因组组装和“真正的”二倍体定相方面的强大能力，可以用来检测全方位的遗传变异和了解临床相关基因的单倍体的结构。这项基因包括：主要组织相容性复合体（MHC）的人类白细胞抗原（HLA）的基因变异，对药物基因组非常重要的CYP2D6基因，以及罕见的常染色体隐性遗传疾病，如家族性地中海热、Upshaw-Shalman综合征中涉及到的基因。

该项研究的领导者，国立首尔大学医学院的Jeong Sun Seo医生说：“10x Genomics的GemCode平台和有针对性的BAC克隆测序在这项研究中成功单倍体定相是必不可少的。”

10x Genomics的联合创始人和首席执行官SergeSaxonov说：“从头装配和定相就像十字瞄准线一样是我们的主要目标。我们的技术非常适合于临床和人群规模的测序。”

作者在文章中还比较了目前已有的人类基因组组装的测序平台、算法、组装和定相统计数据。该列表表明，单分子长读长测序技术在生成高质量组装数据上远超过短读长测序技术。这项研究清楚地表明了第三代测序长读长技术结合GemCode测序平台解决单倍型的从头组装方法的潜力，并揭示了以前未被发现的新的遗传变异，将迎来人类基因组测序的新标准。

基因测序的发展状况

美国由多个财团共同投资组建的某生物高科技产业公司，一直专注于生物高科技领域的研发与服务。集团拥有非常雄厚的实力，同时在全美涉足多个领域的发展。其中一家财团拥有3家电子芯片高科技公司，拥有60多位全美一流的科研人员，拥有13个博士，并有3个诺贝尔奖获得者；另外的财团一家拥有的能源公司在美国落基山脉地区的7个州涉足石油的开采开发贸易；另一家拥有的农业开发在美国西部属于最大的农场之一。
“21世纪是基因的世纪”。随着基因技术的不断突破，个体通过检测基因来预知自己的未来健康状况，有针对性地进行保健和治疗,颠覆了传统的健康观念，帮助人们从被动预防治疗走向主动预知健康，这是一次医学史上的全新改变。权威调查显示，基因检测市场比保健市场更为庞大，未来将达到几百万亿美元的市场。美国2007年有500万人接受基因检测，达到30亿美元的市场收益。在英国，基因检测已经在健康超市出现，英美等发达国家基因检测就像体检一样普及。随着中国经济的发展和基因检测的教育，估计在中国基因检测的人群在5%左右，每年至少在300万人以上，并在逐年递增，市场空间极其巨大。
计划引进应用性产品进入孵化器，将提供实质性的健康干预产品，让人们获得最个性化的健康生活方式。 第三代人类基因测序关键技术取得重要进展
在人体的基因中，有30亿个碱基对，每个人的不同，就是由碱基对排列差异造成的。要想测出它的全部序列，现在的技术最少需要两三个星期、500万美元。由东南大学担纲的第三代人类基因测序关键技术研究取得重要进展。
人类基因组计划在2003年完成人体全序列的基因测定，但第一代测序方法高昂的时间和经济成本均令人望而生畏。一代基因测序方法历时12年、耗资数十亿美元，近两年迅猛发展的第二代测序仪让人类基因组重测序的费用降低到10万美元以下，测序时间也缩短到6个月。但是，这样的价格和时间，对于个人用户来说仍然太高，因而极大地限制了临床应用和基础理论研究。

一代测序、二代测序和三代测序各有什么优势?

一代测序、二代测序和三代测序的优势如下：

第一代测序：指双脱氧末端终止法，（Sanger法）扩增后通过毛细管电泳读取序列，每次获取数据量少。优势：由于ddNTP的2’和3’都不含羟基，其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键，因此可以用来中断DNA合成反应。在4个DNA合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP（分为：ddATP,ddCTP,ddGTP和ddTTP），通过凝胶电泳和放射自显影后可以根据电泳带的位置确定待测分子的DNA序列。
第二代测序：为高通量测序，采用微珠或高密度芯片边合成边测序，代表有454，solexa，solid，高通量，可一次获得数G数据，相对与第三代，都仍然需要扩增的方法放大信号，扩增后再检测。
优势：二代测序相比一代测序大幅降低了成本，保持了较高准确性，并且大幅降低了测序时间，将一个人类基因组从3年降为1周以内。
第三代测序：特点是单分子测序，多基于纳米科技，无需扩增，对单分链DNA/RNA直接用合成、降解、通过纳米孔等方式直接测序，核心特点是无需扩增所以成本更低。
优势：
①第三代基因测序读长较长，可以减少拼接成本，节省内存和计算时间；
②作用原理上避免了 PCR 扩增引入错误；
③拓展应用：RNA的序列，甲基化的DNA序列等。

想要了解更多有关基因检测的相关信息，推荐咨询海普洛斯。海普洛斯有超强的技术团队。海普洛斯是一支由从事医学、基因组学、分子生物学、生物信息学、计算生物学、机器学习、大数据挖掘等研究的年轻海归科学家和国内顶尖科技人才组成的团队。【● 没病有必要做基因检测吗？过来人有话说......】

本文地址:http://www.dadaojiayuan.com/jiankang/291360.html.

声明： 我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本站部分文字与图片资源来自于网络，转载是出于传递更多信息之目的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们(管理员邮箱：douchuanxin@foxmail.com)，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!

上一篇: 月经仅来3天，正常吗?月经异常的3种···

下一篇: 绝经期要“来”时，身体会用4个表现“···