ריצוף של כל הגנום
וריאנטים של מבנה באוכלוסייה הסינית והשפעתם על פנוטיפים, מחלות והתאמת אוכלוסיה
Nanopore |PacBio |רצף מחדש של הגנום השלם |שיחות וריאציות מבניות
במחקר זה, רצף Nanopore PromethION סופק על ידי Biomarker Technologies.
עיקרי הדברים
במחקר זה, נחשף נוף כולל של וריאציות מבניות (SVs) בגנום האנושי בעזרת רצף קריאה ארוך על פלטפורמת Nanopore PromethION, אשר מעמיקה את ההבנה של SVs בפנוטיפים, מחלות ואבולוציה.
עיצוב נסיוני
דגימות: לויקוציטים בדם היקפי של 405 אנשים סינים שאינם קשורים (206 גברים ו-199 נשים) עם 68 מדידות פנוטיפיות וקליניות.בין כל הפרטים, אזורי אבות של 124 פרטים היו פרובינציות בצפון, אלו של 198 פרטים היו דרום, 53 היו דרום-מערביים ו-30 לא היו ידועים.
אסטרטגיית רצף: ריצוף שלם של הגנום לקריאה ארוכה (LRS) עם קריאות Nanopore 1D וקריאת PacBio HiFi.
פלטפורמת רצף: Nanopore PromethION;PacBio Sequel II
קריאה לשינוי מבנה
איור 1. זרימת עבודה של קריאות וסינון SV
הישגים עיקריים
גילוי ואימות של וריאציות מבנה
ערכת תאריכים של Nanopore: סה"כ 20.7 Tb קריאות נקיות שנוצרו על פלטפורמת רצף PromethION, ומשיגה ממוצע של 51 ג'יגה-בייט נתונים לכל דגימה, בערך.פי 17 בעומק.
יישור גנום ייחוס (GRCh38): הושג שיעור מיפוי ממוצע של 94.1%.שיעור השגיאה הממוצע (12.6%) היה דומה למחקר מידוד קודם (12.6%) (איור 2b ו-2c)
קריאת וריאציה של מבנה (SV): מתקשרי SV שהוחלו במחקר זה כללו Sniffles, NanoVar ו- NanoSV.SVs בעלי ביטחון גבוה הוגדרו כ-SVs שזוהו על ידי לפחות שני מתקשרים ועברו סינונים על עומק, אורך ואזור.
בכל מדגם זוהו ממוצע של 18,489 (נע בין 15,439 ל-22,505) בעלי ביטחון גבוה.(איור 2d, 2e ו-2f)
איור 2. הנוף הכולל של SVs שזוהה על ידי מערך הנתונים של Nanopore
אימות על ידי PacBio: SVs שזוהו במדגם אחד (HG002, ילד) אומתו על ידי מערך נתונים של PacBio HiFi.שיעור הגילוי השקרי הכולל (FDR) היה 3.2%, מה שממחיש זיהוי SV אמין יחסית על ידי קריאות Nanopore.
SVs לא מיותרים ותכונות גנומיות
SVs לא מיותרים: קבוצה של 132,312 SVs לא מיותרים התקבלה על ידי מיזוג SVs בכל הדגימות, הכוללת 67,405 DELs, 60,182 INSs, 3,956 DUPs ו-769 INVs.(איור 3א)
השוואה עם מערכי נתונים קיימים של SV: מערך נתונים זה הושווה למערך נתונים של TGS או NGS שפורסמו.בתוך ארבעת מערכי הנתונים שהשוו, LRS15, שהוא גם מערך הנתונים היחיד מפלטפורמת רצף קריאה ארוכה (PacBio), חלקה את החפיפות הגדולות ביותר עם מערך הנתונים הזה.יתר על כן, 53.3% (70,471) מה-SVs במערך הנתונים הזה דווחו לראשונה.על ידי בחינת כל סוג SV, מספר ה-INS ששוחזרו עם מערך נתונים של רצף קריאה ארוכה היה גדול בהרבה מהשאר הקריאה הקצרה, מה שמצביע על כך שרצף קריאה ארוך יעיל במיוחד בזיהוי INS.(איור 3b ו-3c)
איור 3. מאפיינים של SVs לא מיותרים עבור כל סוג SV
תכונות גנומיות: מספר SVs נמצא בקורלציה מובהקת עם אורך הכרומוזומים.התפלגות גנים, חזרות, DELs(ירוק), INS(כחול), DUP(צהוב) ו-INV(כתום) הוצגו בדיאגרמת Circos, שבה נצפתה עלייה כללית ב-SV בקצה זרועות הכרומוזומים.(איור 3ד ו-3ה)
אורך SVs: אורכים של INS ו-DELs נמצאו קצרים משמעותית מאלו של DUPs ו-INVs, אשר הסכימו עם אלה שזוהו על ידי מערך הנתונים של PacBio HiFi.האורך של כל ה-SVs שזוהו הוסיף עד 395.6 מגה-ביט, שתפסו 13.2% מהגנום האנושי כולו.SVs השפיעו על 23.0 Mb (כ-0.8%) של גנום לאדם בממוצע.(איור 3f ו-3g)
השפעות פונקציונליות, פנוטיפיות וקליניות של SVs
אובדן תפקוד חזוי (pLoF) SVs: pLoF SVs הוגדרו כ-SVs באינטראקציה עם CDS, כאשר נוקלאוטידים מקודדים נמחקו או ORFs שונו.בסך הכל צוינו 1,929 pLoF SVs המשפיעים על CDS של 1,681 גנים.בתוך אלה, 38 גנים הדגישו "קישור לקולטן אימונוגלובולינים" בניתוח העשרה של GO.PLoF SVs אלה צוינו עוד יותר על ידי GWAS, OMIM ו-COSMIC, בהתאמה.(איור 4א ו-4ב)
SVs רלוונטיים מבחינה פנוטיפית וקלינית: מספר SVs במערך נתונים של ננופוריים הוכחו כרלוונטיות מבחינה פנוטיפית וקלינית.DEL הטרוזיגוטי נדיר של 19.3 קילו-בייטים, הידוע כגורם לאלפא-תלסמיה, זוהה בשלושה אנשים, אשר שיבשו גנים של תת-יחידת המוגלובין אלפא 1 ו-2 (HBA1 ו-HBA2).DEL נוסף של 27.4 kb על גן המקודד להמוגלובין Subunit Beta (HBB) זוהה באדם אחר.SV זה היה ידוע כגורם להמוגלובינופתיה חמורה.(איור 4ג)
איור 4. pLoF SVs הקשורים לפנוטיפים ומחלות
DEL שכיח של 2.4 קילובייט נצפה ב-35 נשאים הומוזיגוטים ו-67 נשאים הטרוזיגוטיים, המכסה את האזור השלם של האקסון השלישי של ה-Growth Homone Receptor (GHR).הנשאים ההומוזיגוטים נמצאו קצרים יותר באופן מובהק מאלה ההטזיגוטים (p=0.033).(איור 4ד)
יתר על כן, SVs אלה עובדו עבור מחקרים אבולוציוניים של אוכלוסיה בין שתי קבוצות אזוריות: צפון ודרום סין.נמצאו SVs דיפרנציאליים משמעותיים מפוזרים ב-Chr 1, 2, 3, 6,10,12,14 ו-19, שבתוכם, העליונים היו קשורים לאזורי חסינות, כגון IGH, MHC וכו'. סביר לשער כי בידול ב-SVs אלה עשוי לנבוע מסחף גנטי וחשיפה ארוכת טווח לסביבות מגוונות עבור תת-אוכלוסיות בסין.
התייחסות
וו, ז'יקון ועוד."וריאנטים מבניים באוכלוסייה הסינית והשפעתם על פנוטיפים, מחלות והתאמת אוכלוסיה."bioRxiv(2021).
חדשות ודגשים שואפת לחלוק את המקרים המוצלחים האחרונים עם Biomarker Technologies, ללכוד הישגים מדעיים חדשים כמו גם טכניקות בולטות שיושמו במהלך המחקר.
זמן פרסום: ינואר-06-2022