GENOMA OSOAREN BERRESKUENTZIA
Txinako populazioaren egitura-aldaerak eta fenotipoetan, gaixotasunetan eta populazioaren egokitzapenean duten eragina
Nanopore |PacBio |Genoma osoa birsekuentziazioa |Egiturazko aldakuntza-deiak
Ikerketa honetan, Nanopore PromethION sekuentziazioa Biomarker Technologies-ek eman zuen.
Nabarmenak
Azterketa honetan, giza genomaren egitura-aldaketen (SV) paisaia orokorra agerian geratu zen Nanopore PromethION plataformako irakurketa luzeko sekuentziazioaren laguntzarekin, fenotipoetan, gaixotasunetan eta eboluzioan SVen ulermena sakontzen duena.
Diseinu Esperimentala
Laginak: zerikusirik ez duten 405 txinatar banakoren odol periferikoko leukozitoak (206 gizonezko eta 199 emakumezko) 68 neurketa fenotipiko eta klinikoekin.Banako guztien artean, 124 indibiduoko arbasoen eskualdeak Iparraldeko probintziak ziren, 198 banakoenak Hegoaldea, 53 Hego-mendebaldea eta 30 ez ziren ezagutzen.
Sekuentziazio estrategia: genoma osoko irakurketa luzeko sekuentziazioa (LRS) Nanopore 1D irakurketekin eta PacBio HiFi irakurketekin.
Sekuentziazio plataforma: Nanopore PromethION;PacBio Sequel II
Egitura Aldaketa Deialdia
1. irudia. SV deien eta iragazkien lan-fluxua
Lorpen Nagusiak
Egituraren aldaketen aurkikuntza eta balioztatzea
Nanopore dataset: guztira PromethION sekuentziazio plataforman sortutako 20,7 Tb irakurketa garbiak, lagin bakoitzeko batez beste 51 Gb datu lortuz, gutxi gorabehera.17 aldiz sakonera.
Erreferentzia genomaren lerrokatzea (GRCh38): %94,1eko batez besteko mapaketa-tasa lortu da.Batez besteko errore-tasa (% 12,6) aurreko erreferentziazko azterketa baten antzekoa zen (% 12,6) (2b eta 2c irudia)
Egitura aldakuntza (SV) deiak: ikerketa honetan aplikatutako SV deitzaileak Sniffles, NanoVar eta NanoSV izan ziren.Konfiantza handiko SVak gutxienez bi deitzaileek identifikatutako SV gisa definitu ziren eta sakonera, luzera eta eskualdean filtrazioak gainditu zituzten.
Lagin bakoitzean konfiantza handiko 18.489 (15.439 eta 22.505 artekoa) batez beste identifikatu ziren.(2d, 2e eta 2f irudiak)
2. irudia. Nanopore datu multzoak identifikatutako SVen paisaia orokorra
PacBio-ren baliozkotzea: lagin batean identifikatutako SVak (HG002, umea) PacBio HiFi datu-multzo batek balioztatu zituen.Aurkikuntza faltsuen tasa orokorra (FDR) % 3,2koa izan zen, Nanopore-ren irakurketen SV identifikazio nahiko fidagarria irudikatuz.
Erredundanteak ez diren SVak eta ezaugarri genomikoak
Erredundanteak ez diren SVak: SV ez-erredundanteko 132.312 multzo bat lortu zen lagin guztietan SVak batuz, 67.405 DEL, 60.182 INS, 3.956 DUP eta 769 INV barne hartzen dituena.(3a irudia)
Lehendik zeuden SV datu-multzoekin alderatuta: datu-multzo hau argitaratutako TGS edo NGS datu-multzoarekin alderatu da.Konparatutako lau datu-multzoen barruan, LRS15ek, irakurketa luzeko sekuentziazio plataformako datu-multzo bakarrak (PacBio) partekatu zituen datu-multzo honekin gainjartze handienak.Gainera, datu multzo honetako SVen %53,3 (70.471) lehen aldiz jakinarazi zen.SV mota bakoitzari begiratuta, irakurketa luzeko sekuentziazio datu-multzoa duten berreskuratutako INS kopurua irakurketa laburreko gainerakoak baino askoz ere handiagoa izan zen, irakurketa luzeko sekuentziazioa bereziki eraginkorra dela INSak detektatzeko.(3b eta 3c irudiak)
3. Irudia SV mota bakoitzerako erredundanteak ez diren SVen propietateak
Ezaugarri genomikoak: SV kopurua kromosomaren luzerarekin nabarmen erlazionatuta aurkitu da.Geneen banaketa, errepikapenak, DELs (berdea), INS (urdina), DUP (horia) eta INV (laranja) Circos diagrama batean bistaratu ziren, non SV-en gehikuntza orokorra ikusi zen kromosomaren besoen amaieran.(3d eta 3e irudiak)
SVen luzera: INS eta DELen luzerak DUPen eta INVenak baino nabarmen laburragoak zirela ikusi zen, PacBio HiFi datu-multzoak identifikatutakoekin ados.Identifikatutako SV guztien luzera 395,6 Mb-koa izan zen, giza genoma osoaren % 13,2 hartzen zuena.SVek, batez beste, gizabanako bakoitzeko genomaren 23,0 Mb (% 0,8 inguru) eragiten zuten.(3f eta 3g irudiak)
SVen eragin funtzionalak, fenotipikoak eta klinikoak
Aurreikusitako funtzio-galera (pLoF) SVak: pLoF SVak CDS-ekin elkarreragin zuten SV gisa definitu ziren, non kode-nukleotidoak ezabatu ziren edo ORFak aldatu ziren.Guztira, 1.681 geneen CDSri eragiten dioten 1.929 pLoF SV adierazi ziren.Horien barruan, 38 genek "immunoglobulina-hartzaileen lotura" nabarmendu zuten GO aberastearen analisian.PLoF SV hauek GWAS, OMIM eta COSMIC-ek ohartarazi zituzten, hurrenez hurren.(4a eta 4b irudiak)
Fenotipikoki eta klinikoki garrantzitsuak diren SVak: nanoporoen datu-multzoko SV batzuk fenotipikoki eta klinikoki garrantzitsuak direla frogatu zen.19,3 kb-ko DEL heterozigoto arraroa, alfa-talasemia eragiten duela ezagutzen dena, hiru gizabanakotan identifikatu ziren, zeinak Hemoglobinaren Alfa 1 eta 2 (HBA1 eta HBA2) azpiunitateen geneak disfuntzionatzen zituena.Hemoglobin Subunit Beta (HBB) gene kodetzailean 27,4 kb-ko beste DEL bat beste pertsona batean identifikatu zen.SV honek hemoglobinopatia larriak eragiten zituela jakin zen.(4c irudia)
4. irudia. Fenotipoekin eta gaixotasunekin lotutako pLoF SVak
2,4 kb-ko DEL arrunta ikusi zen 35 eramaile homozigoto eta 67 heterozigototan, Hazkuntza Homonaren Hartzailearen (GHR) 3. exoiaren eskualde osoa hartzen duena.Eramaile homozigotikoak heterozigotoak baino nabarmen laburragoak aurkitu ziren (p=0,033).(4d irudia)
Gainera, SV hauek populazioaren bilakaera aztertzeko prozesatu ziren bi eskualde-talderen artean: Iparraldeko eta Hegoaldeko Txinan.SV nabarmen diferentzialak aurkitu ziren Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 eta 19-en banatuta, eta horien barruan, goikoak immunitate-eskualdeekin lotzen ziren, hala nola IGH, MHC, etab. Arrazoizkoa da espekulatzea. SV hauen desberdintzea desbideratze genetikoa dela eta epe luzera Txinako azpipopulazioen ingurune ezberdinetara eragitea izan daiteke.
Erreferentzia
Wu, Zhikun, et al."Txinako biztanleriaren egitura-aldaerak eta fenotipoetan, gaixotasunetan eta populazioaren egokitzapenean duten eragina".bioRxiv(2021).
Albisteak eta Nabarmenak Biomarker Technologiesekin azken kasu arrakastatsuak partekatzea du helburu, lorpen zientifiko berriak eta ikerketan zehar aplikatutako teknika nabarmenak jasoz.
Argitalpenaren ordua: 2022-06-06