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近期全基因组测序研究进展一览

来源:生物谷 2017-05-25 09:18

近年来,全基因组测序技术的发展为科学家们在癌症等多种疾病上的研究提供了巨大的帮助,在全基因组测序的帮助下,科学家们就能够有效鉴别出和癌症相关的基因突变,为开发靶向性的癌症新型疗法提供了一定希望,那么全基因组测序研究的进展如何呢?本文中,小编对近年来全基因组测序进展的相关研究进行了整理,分享给各位!

【1】AJHG:科学家利用全基因测序来鉴别个体的患病风险

doi:10.1016/j.ajhg.2016.12.009

想象有一天当你去拜访医生进行身体检查时,医生会告诉你去进行一些常规检查,比如胆固醇、血糖和血细胞计数等项目,但同时医生也会让你进行基因组的测序,即对大约30亿个碱基进行检测,然而常规的基因组检测目前距离我们还太过于遥远。

来自德克萨斯大学休斯顿健康科学中心的研究人员Eric Boerwinkle博士就表示,在不久的将来,全基因组测序或许就会成为常规医学研究中不可或缺的一部分。为了帮助临床医生、患者以及科学家们加工处理大量让人难以置信的数据,这项研究中,研究人员开发出了一种新型框架,这种框架能够帮助理解机体的全基因组序列数据来鉴别增加或降低疾病发生风险的遗传突变,相关研究刊登于国际杂志The American Journal of Human Genetics上。

研究者Alanna Morrison博士表示,这项研究非常重要,因为其能够为科学家和临床医生提供实际的步骤来帮助分析全基因组数据,鉴别出可能增加个体疾病风险或保护个体免于某些疾病风险的差异,比如糖尿病、癌症和心脏病等。文章中,研究者对来自社区动脉粥样硬化风险研究(ARIC)中的3000多名个体进行了全基因组测序,并且对和心脏及血液疾病相关的多种特点进行分析。

【2】新突破!掌上测序仪首次完成人类全基因组测序

新闻阅读:Wellcome Trust Centre For Human Genetics And Genomics Plc First To Sequence Multiple Human Genomes Using Hand-Held Nanopore Technology

最近,英国牛津大学(Oxford University)Wellcome Trust人类遗传学中心(Wellcome Trust Centre for Human Genetics)和在基因组分析领域领先的英国公司Genomics plc宣布,首次使用掌上纳米孔测序仪完成了多个人类全基因组测序和分析。这项成果是在纽约举行的牛津纳米孔行业会议上公布的,它标志着测序技术的一次突破,打开了大规模使用纳米孔测序技术的大门。

纳米孔技术是近年来在基因测序领域兴起的一项新技术,它的主要原理是通过电泳驱动单链DNA分子通过一个直径只有1纳米的小孔,当不同的核苷酸经过这个纳米孔时,因其特有的结构会对通过纳米孔的电流产生一个特定的改变。通过捕捉和分析这个电流改变,就可以记录核苷酸的序列。由于纳米孔只允许DNA分子上的核苷酸逐一通过,测序的连续性和准确度非常高。并且无需扩增或标记DNA就能进行测序,有望降低测序成本。

【3】Science  MBE:全基因组测序帮助追踪真菌特殊降解酶类的起源

doi:10.1126/science.1221748

近日,发表在国际杂志Molecular Biology and Evolution上的一项研究论文中,来自美国能源部联合基因组研究所等机构的研究人员通过对10株白腐真菌和褐腐真菌进行全基因组测序阐明了真菌中和木质纤维素分解相关的酶类起源的时间轴。

真菌是植物体的天然降解帮手,其包含有特殊的酶类可以帮助科学家从事很多应用性研究。对白腐真菌和褐腐真菌进行全基因组测序研究其酶类家族填补了研究者们长期以来在真菌进化领域研究的空白,同时也提供了更加精确的时间轴来揭示可以在不同时间段对植物体进行降解的关键真菌。

生物能源的研究人员一直以来都非常感兴趣从事朽木菌的研究,因为朽木菌所产生的酶类可以降解多种植物原材料,比如纤维素、半纤维素和木质素等,褐腐真菌被认为仅可以降解纤维素和半纤维素,而白腐真菌则可以降解所有的植物体组分,比如纤维素等。对真菌基因组的大范围测序或许就可以帮助研究者们制定更为深入的真菌降解朽木的策略;文章中研究人员构建了一种比较基因组学的分析技术来帮助进行10株真菌的测序,组装以及信息注解,这样一来就可以更好地追溯真菌木质素降解关键酶类的起源了。

【4】单细胞全基因组测序——求同存异,追本溯源

细胞是生命体结构和功能的基本单位,人类对生命本源的不断探索推动了科学技术的发展。单细胞全基因组测序是在单细胞水平对全基因组进行扩增与测序的一项新技术,它对单个细胞异质性的研究不仅在表观遗传学、植物学、微生物学等理论研究中发挥重要作用,在癌症肿瘤疾病诊断治疗、胚胎植入前遗传诊断筛查等临床应用中也有非常重要的意义。

2011年,《Nature Methods》将单细胞测序列为年度值得期待的技术之一;2013年,《Science》将单细胞测序列为年度最值得关注的六大领域榜首。近年来单细胞全基因测序不断发展的技术方法和在各领域的研究成果也屡屡登上"NCS"的荣誉殿堂。仿佛一夜之间,单细胞全基因组检测技术就成了生物医药研究人员的新宠。

究其原因,除了技术层面的进步,单细胞全基因组测序也体现了科学研究对生命体极大的尊重。下面我们就从几个方面来解读这项新兴技术。

【5】全外显子测序发现胰腺癌新治疗靶点

doi:10.1038/ncomms7744

近日,国际学术期刊nature communication在线发表了美国科学家的一项最新研究进展,他们对109名胰腺导管腺癌(PDA)病人进行了全外显子测序,发现了PDA中的基因突变多样性,并且为发现PDA治疗靶点提供了重要信息。

胰腺导管腺癌是一种预后效果非常差的恶性疾病,需要深入了解该疾病的病因并开发靶向治疗策略。由于PDA肿瘤中存在大量基质细胞和炎症细胞,因此对来自于病人的肿瘤样本进行肿瘤细胞测序存在很大障碍,难以获得高质量数据。

在该项研究中,研究人员为方便检测基因突变,同时移除非肿瘤性组织的污染,他们利用显微切割的方法将癌症患者的肿瘤组织进行了异种移植并建立了细胞系。随后对109例进行过显微切割的PDA病例进行了全外显子测序,经过显微切割操作后,肿瘤细胞得到富集并增强了对基因突变的检测。

【6】Nature 子刊:史上规模最大全基因组测序发现了啥?

日前,Human Longevity 公司的研究人员在《Nature Genetics》杂志上发表了史上规模最大的全基因组测序和血液代谢物分析的研究结果。

他们的研究发现了基因组中 101 个新基因位点与 246 种代谢物之间的联系,同时找出 90 种能够导致血液中某些代谢物水平异常的罕见基因变异。这项工作不但扩展了影响代谢组 (metabolome) 的基因位点的范围,而且令人惊讶地发现能够导致血液中代谢物水平异常的罕见基因变异比原先预想的要多。

血液中代谢物的水平在不同人之间差别很大,这种差别源于多种因素,其中包括个体的遗传背景和接触到的环境因素方面的不同。很多代谢物的水平有很强的遗传性,这反映了每个人在编码与新陈代谢相关的酶、代谢转运蛋白和调节蛋白的基因上的多样性。许多研究人员希望找到那些影响代谢物水平的基因变异,因为发现这些基因变异可能为找到某些疾病的发病机制提供有价值的信息。

【7】AJMG:全基因组测序方法破解儿童罕见疾病大难题

DOI:10.1002/ajmg.a.38069

近日,来自美国翻译基因组学研究院(Translational Genomics Research institute)的研究人员通过研究鉴别出了能够引发儿童机体异常和发育迟缓的基因突变,相关研究刊登于国际杂志American Journal of Medical Genetics上。基于对6岁儿童机体的基因组进行分析,研究人员鉴别出了一种新型的基因突变,该突变能够影响名为CASK蛋白的表达,而该蛋白对于儿童大脑发育以及大脑神经元之间的信号传递非常关键。

研究者Isabelle Schrauwen教授表示,鉴别出新型的CASK突变能够帮助我们理解这些儿童多方面障碍发生的机理,同时也为后期我们开发新型疗法来治疗这些疾病提供了新的线索和思路。研究者指出,儿童所表现出的症候群包括发育迟缓、饮食障碍(包括严重的胃肠道和胃食管并发症)、无意识的眼部运动(被称为眼球震颤,这种疾病会降低或限制儿童的视力)。尽管儿童的IQ和语言技能正常,但其在运动发育、行为以及记忆能力方面会出现损伤,而这些临床特性也是名为FGS4的罕见发育综合症的标志。

【8】PNAS:外显子变异检测——全基因组测序比全外显子测序更强大

doi:10.1073/pnas.1418631112

目前,全外显子测序和全基因组测序技术在遗传分析和发现导致疾病发生的潜在基因突变方面应用越来越广泛,随着测序技术的不断迭代更新,越来越成熟,昂贵的价格会逐渐降低,那么在排除价格因素之后,全外显子测序和全基因组测序在检测外显子突变方面究竟谁更加强大呢?来自美国的科学家对这一问题进行了相关研究,其研究结果发表在著名国际学术期刊PNAS上。

研究人员指出,全外显子测序(WES)是对具有蛋白编码功能的外显子进行的测序技术,近年来全外显子测序在发现外显子基因突变方面逐渐得到广泛应用,但全基因组测序(WGS)也越来越成为发现外显子基因突变的一项非常具有吸引力的测序技术。目前,全基因组测序比全外显子测序价格昂贵,但全基因组测序的价格应该会比全外显子测序下降得更快。

【9】Nature:全基因组测序可预测胰腺癌化疗效果

doi:10.1038/nature14169

近日,国际顶尖期刊nature发表了澳大利亚科学家的一项最新研究进展,他们通过对胰腺癌病人进行全基因组测序以及CNV分析重新定义了胰腺癌突变图谱。

胰腺癌目前仍是致死率最高的恶性肿瘤之一,也是人类健康的一个主要负担。研究人员对100个胰腺导管腺癌(PDAC)病人进行了全基因组测序以及copy number variation(CNV)分析,结果发现染色体重排导致的基因破坏在胰腺癌病人中普遍存在,这会影响导致胰腺癌发生的关键基因比如TP53,SMAD4,CDKN2A,ARID1A和ROBO2,同时还会影响一些新的胰腺癌驱动因子比如KDM6A和PREX2。研究人员提出,根据结构变化的模式不同,可将PDAC分为具有潜在临床应用价值的4个亚型:稳定型,局部重排型,零散型和不稳定型。

【10】EBioMedicine:全基因组测序高效识别癌症相关基因突变

doi:10.1016/j.ebiom.2014.12.003

UT西南医学中心癌症研究人员已经证明,全基因组测序可用于识别癌症的遗传性风险,其可以潜在地改善癌症的预防,诊断和治疗。

这是首次研究使用了全基因组测序以评估一系列258癌症患者的基因组,诊断其癌症倾向性突变情况。这项研究发表在杂志EBioMedicine上。全基因组测序是新的基因工具,能够确定比以往更多的DNA序列。

我们的研究结果显示,近90%的临床鉴定突变可被明确地检测到,同时还有额外的癌症基因突变被发现。研究者帮助患者评估许多类型癌症,包括肾,皮肤,肺,乳腺,卵巢,结肠,内分泌和前列腺癌的风险。一旦癌症已知的遗传倾向被发现,Ross博士和她的团队就可实施早期癌症的最佳治疗方法或者更好的策略预防癌症不形成。

所有约5%到10%的癌症是由已知的遗传基因突变引起的。这些突变一代一代传下来。BRCA1和BRCA2基因突变是遗传乳腺癌最常见的原因。 BRCA基因突变是最出名的,是因为他们增加患乳腺癌的风险,同时也造成卵巢癌,前列腺癌,胰腺癌和其它癌症的风险增加。(生物谷Bioon.com)

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