HEIÐ GENOME ENDURRÖÐUN
Byggingarafbrigði í kínverskum íbúafjölda og áhrif þeirra á svipgerðir, sjúkdóma og aðlögun íbúa
Nanopore |PacBio |Endurröðun alls erfðamengis |Byggingarafbrigði kalla
Í þessari rannsókn var Nanopore PromethION raðgreining veitt af Biomarker Technologies.
Hápunktar
Í þessari rannsókn kom í ljós heildarlandslag byggingarbreytinga (SVs) í erfðamengi mannsins með hjálp langlestrar raðgreiningar á Nanopore PromethION vettvangi, sem dýpkar skilning á SVs í svipgerðum, sjúkdómum og þróun.
Tilraunahönnun
Sýni: Hvítfrumur í útlægum blóði 405 óskyldra kínverskra einstaklinga (206 karlar og 199 konur) með 68 svipgerðar- og klínískum mælingum.Af öllum einstaklingum voru forfeðrasvæði 124 einstaklinga héruð í norður, 198 einstaklingar voru suður, 53 voru suðvestur og 30 voru ekki þekkt.
Raðunarstefna: Langlestur raðgreiningar (LRS) fyrir heilt erfðamengi með Nanopore 1D lestri og PacBio HiFi lestri.
Röðunarvettvangur: Nanopore PromethION;PacBio framhald II
Skipulagsbreytingarkall
Mynd 1. Verkflæði SV-kalla og síunar
Helstu afrek
Uppgötvun og sannprófun byggingarafbrigða
Nanopore dagsetning: Alls 20,7 TB hreinar lestur myndaðar á PromethION raðgreiningarvettvangi, sem náði að meðaltali 51 Gb gögnum á hvert sýni, u.þ.b.17-falt á dýpt.
Jöfnun viðmiðunarerfðamengis (GRCh38): Meðalkortlagningartíðni 94,1% náðist.Meðalvilluhlutfall (12,6%) var svipað og fyrri viðmiðunarrannsókn (12,6%) (Mynd 2b og 2c)
Skipulagsbreyting (SV) kall: SV hringir sem notaðir voru í þessari rannsókn voru Sniffles, NanoVar og NanoSV.Hátraust SVs voru skilgreind sem SVs sem auðkennd voru af að minnsta kosti tveimur hringjendum og sendu síun á dýpt, lengd og svæði.
Að meðaltali greindust 18.489 (á bilinu 15.439 til 22.505) með mikla öryggi í hverju úrtaki.(Mynd 2d, 2e og 2f)
Mynd 2. Heildarlandslag SVs auðkennd af Nanopore gagnasafni
Staðfesting með PacBio: SVs auðkennd í einu sýni (HG002, barn) voru staðfest með PacBio HiFi gagnapakka.Heildarhlutfall falskra uppgötvunar (FDR) var 3,2%, sem sýnir tiltölulega áreiðanlega SV auðkenningu af Nanopore lesum.
Óþarfi SVs og erfðafræðilegir eiginleikar
Óþarfur SVs: Setja af 132.312 óþarfi SVs voru fengin með því að sameina SVs í öllum sýnum, sem inniheldur 67.405 DELs, 60.182 INSs, 3.956 DUPs og 769 INVs.(Mynd 3a)
Samanburður við SV-gagnasöfn sem fyrir voru: Þetta gagnapakka var borið saman við birt TGS eða NGS gagnapakka.Innan fjögurra gagnapakka sem voru borin saman, deildi LRS15, sem er einnig eina gagnasafnið frá langlesnum raðgreiningarvettvangi (PacBio), mestu sköruninni við þetta gagnapakka.Þar að auki var tilkynnt um 53,3% (70.471) af SVs í þessu gagnasafni í fyrsta skipti.Með því að skoða hverja SV tegund var fjöldi endurheimtra INS með langlestu raðgreiningargagnasöfnum mun stærri en hinar stuttlestunu, sem gefur til kynna að langlestur raðgreining er sérstaklega skilvirk við uppgötvun INSs.(Mynd 3b og 3c)
Mynd 3. Eiginleikar óþarfa SVs fyrir hverja SV tegund
Erfðafræðileg einkenni: Fjöldi SVs fannst marktæk fylgni við lengd litninga.Dreifing gena, endurtekningar, DELs(grænt), INS(blátt), DUP(gult) og INV(appelsínugult) voru sýnd á Circos skýringarmynd, þar sem almenn aukning á SV sást í lok litningaarma.(Mynd 3d og 3e)
Lengd SVs: Lengd INS og DELs reyndust vera marktækt styttri en DUPs og INVs, sem voru sammála þeim sem greindust með PacBio HiFi gagnasafni.Lengd allra auðkenndra SVs bætt við allt að 395,6 Mb, sem tók 13,2% af öllu erfðamengi mannsins.SVs höfðu áhrif á 23,0 Mb (u.þ.b. 0,8%) af erfðamengi á einstakling að meðaltali.(Mynd 3f og 3g)
Virknileg, svipgerð og klínísk áhrif SVs
Spáð tap á virkni (pLoF) SVs: pLoF SVs voru skilgreind sem SVs höfðu samskipti við CDS, þar sem kóðakirni var eytt eða ORF var breytt.Alls voru 1.929 pLoF SVs sem hafa áhrif á CDS af 1.681 geni merkt.Innan þeirra undirstrikuðu 38 gen „immunoglobulin viðtakabinding“ í GO auðgunargreiningu.Þessar pLoF SVs voru skýrðar frekar af GWAS, OMIM og COSMIC, í sömu röð.(Mynd 4a og 4b)
Svipgerðarfræðilega og klínískt viðeigandi SVs: Sýnt var fram á að fjöldi SV í nanopore gagnasafni hefði svipgerð og klínískt þýðingu.Sjaldgæfur arfblendinn DEL um 19,3 kb, sem vitað er að veldur alfa-thalassemiu, greindist í þremur einstaklingum, sem trufluðu gena blóðrauða undireininga alfa 1 og 2 (HBA1 og HBA2).Annar DEL 27,4 kb á genum sem kóðar Hemoglobin Subunit Beta(HBB) greindist í öðrum einstaklingi.Þetta SV var þekkt fyrir að valda alvarlegum blóðrauðakvillum.(Mynd 4c)
Mynd 4. pLoF SVs sem tengjast svipgerðum og sjúkdómum
Algengt DEL upp á 2,4 kb sást í 35 arfhreinum og 67 arfblendnum burðarberum, sem nær yfir allt svæði 3. exon Growth Homone Receptor (GHR).Arfhreinu arfberarnir reyndust marktækt styttri en arfhreinir (p=0,033).(Mynd 4d)
Ennfremur voru þessar SVs unnar fyrir þróunarrannsóknir á íbúa á milli tveggja svæðishópa: Norður- og Suður-Kína.Verulega mismunandi SVs fundust dreift á Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 og 19, þar sem efstu voru tengd ónæmissvæðum, svo sem IGH, MHC, osfrv. Það er eðlilegt að geta sér til um að aðgreining í þessum SV-um getur stafað af erfðafræðilegum rekstri og langvarandi útsetningu fyrir fjölbreyttu umhverfi fyrir undirbúa í Kína.
Tilvísun
Wu, Zhikun, o.fl.„Byggingarafbrigði í kínverskum íbúafjölda og áhrif þeirra á svipgerðir, sjúkdóma og aðlögun íbúa.bioRxiv(2021).
Fréttir og hápunktur miðar að því að deila nýjustu farsælu málum með Biomarker Technologies, fanga ný vísindaleg afrek sem og áberandi tækni sem beitt var meðan á rannsókninni stóð.
Pósttími: Jan-06-2022