მთელი გენომის მოთხოვნილება
სტრუქტურის ვარიანტები ჩინეთის მოსახლეობაში და მათი გავლენა ფენოტიპებზე, დაავადებებზე და მოსახლეობის ადაპტაციაზე
ნანოპორი |PacBio |მთელი გენომის ხელახალი თანმიმდევრობა |სტრუქტურული ვარიაციის მოწოდება
ამ კვლევაში, Nanopore PromethION თანმიმდევრობა მოწოდებული იყო Biomarker Technologies-ის მიერ.
მაჩვენებლები
ამ კვლევაში, ადამიანის გენომში სტრუქტურული ვარიაციების (SV) საერთო ლანდშაფტი გამოვლინდა Nanopore PromethION პლატფორმაზე დიდი ხნის წაკითხული თანმიმდევრობის დახმარებით, რაც აღრმავებს SV-ების გაგებას ფენოტიპებში, დაავადებებსა და ევოლუციაში.
Ექსპერიმენტული დიზაინი
ნიმუშები: პერიფერიული სისხლის ლეიკოციტები 405 არანათესავი ჩინელი ინდივიდის (206 მამაკაცი და 199 ქალი) 68 ფენოტიპური და კლინიკური გაზომვით.ყველა ინდივიდს შორის, 124 ინდივიდის საგვარეულო რეგიონები იყო პროვინციები ჩრდილოეთში, 198 ინდივიდი იყო სამხრეთი, 53 იყო სამხრეთ-დასავლეთი და 30 უცნობი იყო.
თანმიმდევრობის სტრატეგია: მთელი გენომის ხანგრძლივი წაკითხული თანმიმდევრობა (LRS) Nanopore 1D წაკითხვით და PacBio HiFi წაკითხვით.
თანმიმდევრობის პლატფორმა: Nanopore PromethION;PacBio გაგრძელება II
სტრუქტურის ვარიაციის გამოძახება
სურათი 1. SV გამოძახებისა და ფილტრაციის სამუშაო პროცესი
მთავარი მიღწევები
სტრუქტურის ვარიაციის აღმოჩენა და დადასტურება
Nanopore თარიღის ნაკრები: მთლიანობაში 20,7 ტბ სუფთა წაკითხვა გენერირებულია PromethION თანმიმდევრობის პლატფორმაზე, რაც აღწევს საშუალოდ 51 გბ მონაცემს თითო ნიმუშზე, დაახლ.17-ჯერ სიღრმეში.
საცნობარო გენომის განლაგება (GRCh38): მიღწეულია საშუალო რუკების მაჩვენებელი 94.1%.შეცდომის საშუალო კოეფიციენტი (12.6%) მსგავსი იყო წინა საორიენტაციო კვლევისა (12.6%) (სურათი 2b და 2c)
სტრუქტურის ცვალებადობის (SV) გამოძახება: ამ კვლევაში გამოყენებული SV აბონენტები მოიცავდნენ Sniffles, NanoVar და NanoSV.მაღალი საიმედოობის SV-ები განისაზღვრა, როგორც SV-ები, რომლებიც იდენტიფიცირებულია მინიმუმ ორი აბონენტის მიერ და გაიარა ფილტრაცია სიღრმეზე, სიგრძეზე და რეგიონში.
თითოეულ ნიმუშში იდენტიფიცირებული იყო საშუალოდ 18,489 (15,439-დან 22,505-მდე) მაღალი საიმედოობის SV.(სურათი 2d, 2e და 2f)
სურათი 2. SV-ების საერთო ლანდშაფტი იდენტიფიცირებული Nanopore მონაცემთა ნაკრების მიხედვით
ვალიდაცია PacBio-ს მიერ: SV-ები, რომლებიც იდენტიფიცირებულია ერთ ნიმუშში (HG002, ბავშვი) დამოწმებული იყო PacBio HiFi მონაცემთა ნაკრების მიერ.ცრუ აღმოჩენის საერთო მაჩვენებელი (FDR) იყო 3.2%, რაც ასახავს შედარებით სანდო SV იდენტიფიკაციას Nanopore-ს მიერ.
არაზედმეტი SV-ები და გენომიური მახასიათებლები
არაზედმეტი SV-ები: 132,312 არაზედმეტი SV-ების ნაკრები მიღებული იქნა SV-ების შერწყმით ყველა ნიმუშში, რომელიც მოიცავს 67,405 DEL-ს, 60,182 INS-ს, 3,956 DUP-ს და 769 INV-ს.(სურათი 3a)
შედარება არსებულ SV მონაცემთა ნაკრებებთან: ეს მონაცემთა ნაკრები შეადარეს გამოქვეყნებულ TGS ან NGS მონაცემთა ბაზას.შედარებული ოთხი მონაცემთა ნაკრების ფარგლებში, LRS15, რომელიც ასევე არის ერთადერთი მონაცემთა ნაკრები დიდი ხნის წაკითხული თანმიმდევრობის პლატფორმიდან (PacBio), აზიარა ყველაზე დიდი გადაფარვები ამ მონაცემთა ბაზასთან.უფრო მეტიც, ამ მონაცემთა ბაზაში SV-ების 53.3% (70,471) პირველად იყო მოხსენებული.თითოეული SV ტიპის შესწავლით, აღდგენილი INS-ების რაოდენობა დიდი ხნის წაკითხული თანმიმდევრობის მონაცემთა ნაკრებით გაცილებით მეტი იყო, ვიდრე დანარჩენი მოკლე წაკითხული, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ გრძელი წაკითხული თანმიმდევრობა განსაკუთრებით ეფექტურია INS-ების გამოვლენაში.(სურათი 3b და 3c)
ნახაზი 3. არაზედმეტი SV-ების თვისებები თითოეული SV ტიპისთვის
გენომიური მახასიათებლები: SV-ების რაოდენობა აღმოჩნდა მნიშვნელოვანი კორელაციაში ქრომოსომის სიგრძესთან.გენების განაწილება, გამეორებები, DELs (მწვანე), INS (ლურჯი), DUP (ყვითელი) და INV (ნარინჯისფერი) ნაჩვენები იყო Circos დიაგრამაზე, სადაც SV-ის ზოგადი მატება დაფიქსირდა ქრომოსომის მკლავების ბოლოს.(სურათი 3d და 3e)
SV-ების სიგრძე: INS-ებისა და DEL-ების სიგრძე აღმოჩნდა მნიშვნელოვნად უფრო მოკლე, ვიდრე DUP-ებისა და INV-ების, რაც ეთანხმება PacBio HiFi-ს მიერ იდენტიფიცირებულებს.ყველა იდენტიფიცირებული SV-ის სიგრძე დაემატა 395,6 მბ-მდე, რომელიც იკავებს მთელი ადამიანის გენომის 13,2%-ს.SV-ები გავლენას ახდენდნენ საშუალოდ 23.0 Mb (დაახლოებით 0.8%) გენომის თითოეულ ინდივიდზე.(სურათი 3f და 3g)
SV-ების ფუნქციური, ფენოტიპური და კლინიკური ზემოქმედება
ფუნქციის (pLoF) SV-ების პროგნოზირებული დაკარგვა: pLoF SV-ები განისაზღვრა როგორც SV-ები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ CDS-თან, სადაც კოდირების ნუკლეოტიდები წაიშალა ან ORF-ები შეიცვალა.ანოტირებული იყო 1,929 pLoF SV, რომლებიც გავლენას ახდენდნენ 1,681 გენის CDS-ზე.მათში, 38 გენი ხაზს უსვამს "იმუნოგლობულინის რეცეპტორების შეკავშირებას" GO გამდიდრების ანალიზში.ეს pLoF SV-ები შემდგომში ანოტირებულ იქნა GWAS, OMIM და COSMIC მიერ, შესაბამისად.(სურათი 4a და 4b)
ფენოტიპურად და კლინიკურად რელევანტური SV-ები: ნანოფორების მონაცემთა ნაკრებში SV-ების რაოდენობა ნაჩვენები იყო ფენოტიპურად და კლინიკურად რელევანტური.იშვიათი ჰეტეროზიგოტური DEL 19.3 კბ, რომელიც ცნობილია ალფა-თალასემიის გამომწვევი მიზეზით, იდენტიფიცირებული იყო სამ ადამიანში, რომლებიც არღვევდნენ ჰემოგლობინის ქვეგანყოფილების ალფა 1 და 2 გენებს (HBA1 და HBA2).კიდევ ერთი DEL 27.4 კბ ჰემოგლობინის ბეტა (HBB) ქვედანაყოფის კოდირებულ გენზე იდენტიფიცირებული იყო სხვა ინდივიდში.ცნობილია, რომ ეს SV იწვევს სერიოზულ ჰემოგლობინოპათიებს.(სურათი 4c)
სურათი 4. pLoF SV-ები, რომლებიც დაკავშირებულია ფენოტიპებთან და დაავადებებთან
საერთო DEL 2.4 კბ დაფიქსირდა 35 ჰომოზიგოტურ და 67 ჰეტეროზიგოტურ მატარებელში, რომელიც ფარავს ზრდის ჰომონის რეცეპტორის (GHR) მე-3 ეგზონის სრულ რეგიონს.ჰომოზიგოტური მატარებლები აღმოჩნდა მნიშვნელოვნად უფრო მოკლე ვიდრე ჰეტერზიგოტური (p=0.033).(სურათი 4d)
გარდა ამისა, ეს SV დამუშავდა მოსახლეობის ევოლუციური კვლევებისთვის ორ რეგიონულ ჯგუფს შორის: ჩრდილოეთ და სამხრეთ ჩინეთს შორის.აღმოჩნდა მნიშვნელოვანი დიფერენციალური SV-ები, რომლებიც განაწილებულია Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 და 19-ზე, რომლებშიც ზედაპირები ასოცირდება იმუნიტეტის რეგიონებთან, როგორიცაა IGH, MHC და ა.შ. ამ SV-ებში დიფერენციაცია შეიძლება გამოწვეული იყოს გენეტიკური დრიფტით და გრძელვადიანი ზემოქმედებით სხვადასხვა გარემოში ჩინეთში ქვეპოპულაციებისთვის.
მითითება
ვუ, ჟიკუნი და სხვ."სტრუქტურული ვარიანტები ჩინეთის მოსახლეობაში და მათი გავლენა ფენოტიპებზე, დაავადებებზე და მოსახლეობის ადაპტაციაზე."bioRxiv(2021).
სიახლეები და მაჩვენებლები მიზნად ისახავს Biomarker Technologies-თან უახლესი წარმატებული შემთხვევების გაზიარებას, ახალი სამეცნიერო მიღწევების და ასევე კვლევის დროს გამოყენებული გამორჩეული ტექნიკის აღბეჭდვას.
გამოქვეყნების დრო: იან-06-2022