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全外显子组测序

 

技术简介

 

全外显子组测序(Whole Exome Sequencing,WES) 指利用序列捕获将全基因组外显子区域DNA 捕捉,并富集后进行高通量测序的基因组分析方法,用于编码蛋白的功能变异和遗传突变的研究。

 

技术优势

 

捕获平台:NimbleGen SeqCap EZ Exome(Roche)

实用性强:外显子组测序主要用于识别和研究与疾病、种群进化相关的编码区及UTR 区域内的结构变异。

性价比高:相对于全基因组重测序成本较低,更易检测到全基因组重测序中错过的一些低频、罕见变异信息。

通量高:每个样本50-100×以上的数据产出量,海量数据用于分析。

 

技术路线

 

   

信息分析内容

 

标准信息分析
1) 去除接头污染和低质量数据

2) 比对;产出数据的统计
3) SNP 检测;注释和统计
4) InDel 检测;注释和统计

 

个性化信息分析
1) 成对样本(normal-tumor)Somatic SNP/InDel 检测、注释及统计
2) 筛选出的突变与已有数据库的比较(cosmic, dbSNP等)
3) 氨基酸置换预测(SIFT,Polyphon-2)
4) 筛选出的基因的GO 富集分析,Pathway 富集分析
5) 压力检测以识别
driver gene
6) Mutation target network

 

 

推荐测序深度

单基因/复杂疾病有效测序深度≥50×

肿瘤有效测序深度≥100×

 

样本要求

样品类型:gDNA

样品总量:≥ 1 μg

样品浓度:≥ 50 ng/μl

样品纯度:OD260/280 = 1.8~2.0,主带清晰,无降解,无污染

 

项目运转周期

标准流程的运转周期约为45个工作日

案例分析

 

全外显子测序发现胰腺癌新治疗靶点

 

为了深入了解胰腺导管腺癌的病因并开发靶向治疗策略,该研究检测了109名胰腺导管腺癌(PDA)病人经显微切割的肿瘤组织的细胞系,平均测序深度约为50×。经研究发现,导致PDA 发生的病因事件与肿瘤突变谱具有明显相关性,拷贝数的改变会靶向多个肿瘤抑制/ 致癌基因位点,但是只有MYC 基因的扩增与PDA 恶性程度和腺体亚型相关。PDA 疾病中的多个新的突变基因,并且部分基因对于该疾病的预后效果具有重要影响。在超过90% 的病例中都可观察到KRAS 突变,但编码Q61密码子的基因与病人存活率增加具有特异性关联。癌基因BRAF 突变与KRAS 互相排斥,并且与vemurafenib 治疗PDA 模型的敏感性相关。研究人员观察到Wnt 信号通路,染色质重塑,Hedgehog通路,DNA 修复和细胞周期进程中的相关基因都会发生高频率突变。

图1. 不同样本的CNV分类

图2. 胰腺导管癌中SNP和InDel突变显著性分析

 

参考文献

Whole-exome sequencing of pancreatic cancer defines genetic diversity and therapeutic targets. Nature Communications, 2015.

FAQ

 

Q-1:外显子测序与全基因组测序相比,有哪些优势?

A-1:与全基因组测序相比,外显子测序具有测序深度更深、数据准确性更高、花费成本更低等优势。结合公共数据库提供的大量外显子的数据,测序数据能更好的解释研究的结果。当老师感兴趣的研究位点落在外显子之外的区域时,采用全基因组测序能更好地找到目标序列的信息,此外,全基因组测序在研究基因组内较大的结构变异时,也具有明显的优势。

 

Q-2:转录组测序与外显子测序差异?

A-2:外显子测序和转录组测序都是针对基因组上的转录区域进行测序,但是外显子测序只能对已知基因组序列信息的物种进行测序,而转录组测序的适用物种则不限于此。因此,两者在分析上也存在一定的差异:

分析的对象有所不同:外显子测序针对的是DNA 序列中的外显子区域,而转录组测序针对的是由基因组DNA 转录出来的转录本。

分析的目标区域有所不同:外显子测序只能分析基因组上的已知编码区,而转录组测序不仅能对已知编码区进行分析,也能检测Non coding RNA 等信息。

分析的手段有所不同:外显子测序只需将测序数据比对到基因组上,分析序列的差异,而转录组测序既可以进行mapping,也可以进行从头拼接。

获得的结果有所不同:外显子测序通过比对,可以获得已知序列的变异信息,而转录组测序不仅能够获得变异信息,还能进行新的转录本的检测、mRNA 的可变剪接检测、基因表达分析等。

 

Q-3:目前市场上比较成熟的外显子捕获试剂盒是主要针对哪些物种?

A-3:目前市场上已有的成熟的外显子捕获试剂盒主要是针对人和小鼠,而其他的有参考基因组的物种进行外显子组测序则需要根据物种基因组的具体信息专门定制相关的试剂。

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