بررسی کل ژنوم
انواع ساختار در جمعیت چین و تأثیر آنها بر فنوتیپ ها، بیماری ها و سازگاری جمعیت
نانو حفره |PacBio |توالی یابی مجدد کل ژنوم |فراخوانی تغییرات ساختاری
در این مطالعه توالی یابی PromethION نانوپور توسط Biomarker Technologies ارائه شد.
نکات برجسته
در این مطالعه، یک چشم انداز کلی از تغییرات ساختاری (SVs) در ژنوم انسان با کمک توالی یابی طولانی مدت بر روی Nanopore PromethION platfrom آشکار شد که درک SV ها را در فنوتیپ ها، بیماری ها و تکامل عمیق تر می کند.
طراحی تجربی
نمونه ها: لکوسیت های خون محیطی 405 فرد چینی غیر مرتبط (206 مرد و 199 زن) با 68 اندازه گیری فنوتیپی و بالینی.در بین همه افراد، مناطق اجدادی 124 نفر استانی در شمال، مناطق 198 نفری جنوب، 53 نفر جنوب غربی و 30 نفر ناشناخته بودند.
استراتژی توالی‌یابی: توالی‌یابی طولانی مدت کل ژنوم (LRS) با خواندن Nanopore 1D و خواندن PacBio HiFi.
پلت فرم توالی یابی: Nanopore PromethION;PacBio Sequel II
فراخوانی تغییر ساختار
شکل 1. گردش کار فراخوانی و فیلتر SV
دستاوردهای اصلی
کشف و اعتبار سنجی تغییرات ساختار
مجموعه تاریخ نانوپوره: در مجموع 20.7 ترابایت خواندن تمیز تولید شده بر روی پلت فرم توالی یابی PromethION، به طور متوسط 51 گیگابایت داده در هر نمونه، تقریباً.17 برابر عمق
تراز ژنوم مرجع (GRCh38): میانگین نرخ نقشه برداری 94.1٪ به دست آمد.میانگین میزان خطا (12.6%) مشابه یک مطالعه معیار قبلی (12.6%) بود (شکل 2b و 2c)
فراخوانی تغییرات ساختاری (SV): تماس گیرندگان SV مورد استفاده در این مطالعه شامل Sniffles، NanoVar و NanoSV بودند.SVهای با اطمینان بالا به عنوان SVهایی تعریف شدند که توسط حداقل دو تماس گیرنده شناسایی شده و از فیلترها در عمق، طول و منطقه عبور کردند.
به طور متوسط 18489 (از 15439 تا 22505) SV با اطمینان بالا در هر نمونه شناسایی شد.(شکل 2d، 2e و 2f)
شکل 2. چشم انداز کلی SVs شناسایی شده توسط مجموعه داده Nanopore
اعتبار سنجی توسط PacBio: SV های شناسایی شده در یک نمونه (HG002، فرزند) توسط مجموعه داده PacBio HiFi تأیید شدند.نرخ کلی کشف نادرست (FDR) 3.2٪ بود که نشان دهنده یک شناسایی SV نسبتا قابل اعتماد توسط Nanopore است.
SV های غیر زائد و ویژگی های ژنومی
SV های غیر زائد: مجموعه ای از 132312 SV غیر زائد با ادغام SV ها در همه نمونه ها به دست آمد که شامل 67405 DEL، 60182 INS، 3956 DUP و 769 INV است.(شکل 3 الف)
مقایسه با مجموعه داده های SV موجود: این مجموعه داده با مجموعه داده های TGS یا NGS منتشر شده مقایسه شد.در چهار مجموعه داده مقایسه شده، LRS15، که همچنین تنها مجموعه داده از پلتفرم توالی خوانی طولانی مدت (PacBio) است، بیشترین همپوشانی ها را با این مجموعه داده به اشتراک گذاشته است.علاوه بر این، 53.3٪ (70,471) از SV ها در این مجموعه داده برای اولین بار گزارش شدند.با بررسی هر نوع SV، تعداد INS های بازیابی شده با مجموعه داده های توالی خوانده شده طولانی بسیار بیشتر از بقیه موارد کوتاه خوانده شده بود، که نشان می دهد توالی خوانی طولانی به ویژه در تشخیص INS کارآمد است.(شکل 3b و 3c)
شکل 3. ویژگی های SV های غیر زائد برای هر نوع SV
ویژگی‌های ژنومی: تعداد SV با طول کروموزوم ارتباط معنی‌داری پیدا کرد.توزیع ژن ها، تکرارها، DELs (سبز)، INS (آبی)، DUP (زرد) و INV (نارنجی) در نمودار Circos نمایش داده شد، که در آن یک افزایش کلی در SV در انتهای بازوهای کروموزوم مشاهده شد.(شکل 3d و 3e)
طول SV ها: طول INS ها و DEL ها به طور قابل توجهی کوتاه تر از DUP ها و INV ها هستند که با موارد شناسایی شده توسط مجموعه داده PacBio HiFi مطابقت دارد.طول تمام SVهای شناسایی شده تا 395.6 مگابایت اضافه شد که 13.2٪ از کل ژنوم انسان را اشغال کرد.SV ها به طور متوسط 23.0 Mb (تقریباً 0.8٪) از ژنوم هر فرد را تحت تأثیر قرار دادند.(شکل 3f و 3g)
اثرات عملکردی، فنوتیپی و بالینی SVs
پیش‌بینی‌شده از دست دادن عملکرد (pLoF) SVs: pLoF SVها به‌عنوان SVهایی که با CDS تعامل دارند، که در آن نوکلئوتیدهای کدکننده حذف شدند یا ORFs تغییر یافتند، تعریف شدند.در مجموع 1929 pLoF SV که CDS 1681 ژن را تحت تأثیر قرار می‌دهند، حاشیه‌نویسی شد.در آنها، 38 ژن «پیوند گیرنده ایمونوگلوبولین» را در تجزیه و تحلیل غنی‌سازی GO برجسته کردند.این PLoF SV ها به ترتیب توسط GWAS، OMIM و COSMIC مورد حاشیه نویسی قرار گرفتند.(شکل 4 الف و 4 ب)
SVهای مربوط به فنوتیپی و بالینی: تعدادی از SV در مجموعه داده نانوحفره نشان داده شد که از نظر فنوتیپی و بالینی مرتبط هستند.یک DEL هتروزیگوت نادر 19.3 کیلوبایت، که عامل ایجاد آلفا تالاسمی شناخته شده است، در سه فرد شناسایی شد که ژن‌های زیرواحد هموگلوبین آلفا 1 و 2 (HBA1 و HBA2) را دچار اختلال کردند.DEL دیگری با 27.4 کیلوبایت روی ژن کد کننده زیرواحد هموگلوبین بتا (HBB) در فرد دیگری شناسایی شد.این SV باعث هموگلوبینوپاتی های جدی می شود.(شکل 4ج)
شکل 4. pLoF SV های مرتبط با فنوتیپ ها و بیماری ها
DEL مشترک 2.4 kb در 35 حامل هموزیگوت و 67 ناقل هتروزیگوت مشاهده شد که منطقه کامل اگزون سوم گیرنده همون رشد (GHR) را پوشش می‌دهد.حامل های هموزیگوت به طور معنی داری کوتاه تر از ناقلین هترزیگوت بودند (033/0=p).(شکل 4d)
علاوه بر این، این SV ها برای مطالعات تکاملی جمعیت بین دو گروه منطقه ای پردازش شدند: شمال و جنوب چین.SVهای دیفرانسیل قابل‌توجهی در Chr 1، 2، 3، 6،10،12،14 و 19 توزیع شده‌اند، که در آن، موارد برتر با مناطق ایمنی، مانند IGH، MHC، و غیره مرتبط هستند. منطقی است که حدس بزنیم که تمایز در این SV ها ممکن است به دلیل رانش ژنتیکی و قرار گرفتن طولانی مدت در معرض محیط های مختلف برای جمعیت های فرعی در چین باشد.
ارجاع
وو، ژیکون و همکاران."انواع ساختاری در جمعیت چین و تاثیر آنها بر فنوتیپ ها، بیماری ها و سازگاری جمعیت."bioRxiv(2021).
اخبار و نکات مهم هدف آن به اشتراک گذاری آخرین موارد موفق با Biomarker Technologies، ثبت دستاوردهای علمی جدید و همچنین تکنیک های برجسته به کار رفته در طول مطالعه است.
زمان ارسال: ژانویه-06-2022