ГЕНОМЫГ БҮХЭН ДАХИН ЗААВАР ТОВЧЛУУЛАХ
Хятадын хүн амын бүтцийн хувилбарууд ба тэдгээрийн фенотип, өвчин, популяцийн дасан зохицоход үзүүлэх нөлөө
Нанопур |PacBio |Бүхэл геномын дахин дараалал |Бүтцийн өөрчлөлтийн дуудлага
Энэхүү судалгаанд Biomarker Technologies компани Nanopore PromethION дарааллыг хангасан.
Онцлох үйл явдал
Энэхүү судалгаагаар хүний геномын бүтцийн өөрчлөлтийн ерөнхий дүр төрхийг Nanopore PromethION платформ дээр удаан уншсан дарааллын тусламжтайгаар илрүүлсэн бөгөөд энэ нь фенотип, өвчин, хувьсал дахь SV-ийн талаарх ойлголтыг гүнзгийрүүлдэг.
Туршилтын дизайн
Дээж: 68 фенотип болон эмнэлзүйн хэмжилт бүхий 405 холбоогүй Хятад хүний (206 эрэгтэй, 199 эмэгтэй) захын цусны лейкоцитууд.Нийт хүмүүсийн дунд 124 бодгаль өвөг дээдсийн бүс нь хойд муж, 198 бодгаль өмнөд, 53 нь баруун өмнөд, 30 нь тодорхойгүй байв.
Дараалал тогтоох стратеги: Nanopore 1D болон PacBio HiFi уншдаг бүхэл геномын урт хугацааны дараалал (LRS).
Дараалсан платформ: Nanopore PromethION;PacBio үргэлжлэл II
Бүтцийн өөрчлөлтийн дуудлага
Зураг 1. SV дуудах, шүүх ажлын урсгал
Гол амжилтууд
Бүтцийн өөрчлөлтийг илрүүлэх, баталгаажуулах
Nanopore огнооны багц: PromethION дарааллын платформ дээр нийтдээ 20.7 Tb цэвэр уншилт үүсгэж, нэг дээж тутамд дунджаар 51 Гб өгөгдөлд хүрдэг.17 дахин гүн.
Лавлагаа геномын тохируулга(GRCh38): Зураглалын дундаж хувь 94.1%-д хүрсэн.Алдааны дундаж түвшин (12.6%) нь өмнөх жишиг судалгаатай (12.6%) төстэй байсан (Зураг 2b ба 2c)
Бүтцийн өөрчлөлт (SV) дуудлага: Энэ судалгаанд ашигласан SV дуудагчдад Sniffles, NanoVar болон NanoSV багтсан.Итгэл өндөртэй SV нь дор хаяж хоёр дуудагчаар тодорхойлогдсон, гүн, урт, бүс нутгийн шүүлтүүрийг дамжуулсан SV гэж тодорхойлсон.
Дээж тус бүрд дунджаар 18,489 (15,439-аас 22,505 хүртэл) өндөр итгэлтэй SV-г тодорхойлсон.(Зураг 2d, 2e ба 2f)
Зураг 2. Nanopore өгөгдлийн багцаар тодорхойлсон SV-ийн ерөнхий ландшафт
PacBio-н баталгаажуулалт: Нэг түүвэрт (HG002, хүүхэд) тодорхойлсон SV-г PacBio HiFi дата багцаар баталгаажуулсан.Хуурамч илрүүлэлтийн нийт хувь (FDR) 3.2% байсан нь Nanopore-ийн уншсан SV-г харьцангуй найдвартай таних боломжийг харуулж байна.
Илүүдэл бус SV болон геномын шинж чанарууд
Илүүдэл бус SV: 67,405 DEL, 60,182 INS, 3,956 DUP, 769 INV зэргийг багтаасан бүх дээж дэх SV-г нэгтгэснээр 132,312 илүүдэлгүй SV-ийн багцыг авсан.(Зураг 3a)
Одоо байгаа SV өгөгдлийн багцтай харьцуулах: Энэ өгөгдлийн багцыг нийтлэгдсэн TGS эсвэл NGS мэдээллийн багцтай харьцуулсан.Харьцуулсан дөрвөн өгөгдлийн багцын дотор LRS15 нь удаан уншдаг дарааллын платформ (PacBio)-ийн цорын ганц өгөгдлийн багц юм.Түүнчлэн, энэ өгөгдлийн багц дахь SV-ийн 53.3% (70,471) нь анх удаагаа мэдээлэгдсэн байна.SV-ийн төрөл тус бүрийг авч үзвэл, удаан уншсан дарааллын өгөгдлийн багц бүхий сэргээгдсэн INS-ийн тоо бусад богино уншилтаас хамаагүй их байсан нь удаан уншсан дараалал нь INS илрүүлэхэд онцгой үр дүнтэй болохыг харуулж байна.(Зураг 3б ба 3в)
Зураг 3. SV төрөл бүрийн илүүдэлгүй SV-ийн шинж чанарууд
Геномын шинж чанарууд: SV-ийн тоо нь хромосомын урттай ихээхэн хамааралтай болохыг тогтоожээ.Генийн тархалт, давталт, DEL(ногоон), INS(цэнхэр), DUP(шар) болон INV(улбар шар) зэргийг Circos диаграмм дээр харуулсан бөгөөд хромосомын гарны төгсгөлд SV-ийн ерөнхий өсөлт ажиглагдсан.(Зураг 3d ба 3e)
SV-ийн урт: INS болон DEL-ийн урт нь DUP болон INV-ээс хамаагүй богино байсан нь PacBio HiFi датасетийн тодорхойлсонтой тохирч байна.Бүх тодорхойлсон SV-ийн урт нь 395.6 Мб хүртэл нэмэгдсэн нь хүний геномын 13.2% -ийг эзэлдэг.SV нь дунджаар нэг хүнд ногдох геномын 23.0 Mb (ойролцоогоор 0.8%) нөлөөлсөн.(Зураг 3f ба 3g)
SV-ийн функциональ, фенотип, эмнэлзүйн нөлөөлөл
Урьдчилан таамагласан үйл ажиллагааны алдагдал(pLoF) SV: pLoF SV нь CDS-тэй харилцан үйлчилж, кодлогч нуклеотидыг устгасан эсвэл ORF-ийг өөрчилсөн SV гэж тодорхойлсон.Нийт 1,681 генийн CDS-д нөлөөлдөг 1,929 pLoF SV-д тайлбар хийсэн.Тэдгээрийн дотор 38 ген нь GO баяжуулалтын шинжилгээнд "иммуноглобулин рецепторыг холбох"-ыг онцолсон байна.Эдгээр pLoF SV-г GWAS, OMIM болон COSMIC нар тус тусад нь тэмдэглэв.(Зураг 4a ба 4b)
Фенотип болон эмнэлзүйн хувьд хамааралтай SV-ууд: Нанопор мэдээллийн багц дахь хэд хэдэн SV нь фенотип болон эмнэлзүйн хувьд хамааралтай болохыг харуулсан.Гемоглобины Альфа 1 ба 2-р дэд нэгжийн (HBA1 ба HBA2) генийн үйл ажиллагааг алдагдуулсан альфа-талассеми үүсгэдэг болох нь мэдэгдэж байгаа 19.3 кб-ийн ховор гетерозигот DEL-ийг гурван хүнд илрүүлсэн.Гемоглобины дэд нэгж Бета (HBB) кодчилол дээр 27.4 кб-ийн өөр DEL-ийг өөр хүн илрүүлсэн.Энэ SV нь ноцтой гемоглобинопати үүсгэдэг.(Зураг 4в)
Зураг 4. Фенотип, өвчинтэй холбоотой pLoF SVs
35 гомозигот ба 67 гетерозигот тээвэрлэгчид 2.4 кб-ийн нийтлэг DEL ажиглагдсан бөгөөд энэ нь өсөлтийн гомон рецепторын (GHR) 3-р экзоныг бүхэлд нь хамардаг.Гомозигот тээгч нь гетерзиготоос хамаагүй богино байсан (p=0.033).(Зураг 4d)
Цаашилбал, эдгээр SV-г Хойд болон Өмнөд Хятад гэсэн хоёр бүс нутгийн бүлгийн хооронд хүн амын хувьслын судалгаанд зориулж боловсруулсан.1, 2, 3, 6, 10, 12, 14, 19-д тархсан мэдэгдэхүйц ялгаатай SV-ууд олдсон бөгөөд тэдгээрийн дотор хамгийн шилдэг нь IGH, MHC гэх мэт дархлааны бүсүүдтэй холбоотой байв. Эдгээр SV-ийн ялгаа нь удамшлын шилжилт, Хятадын дэд популяциуд олон янзын орчинд удаан хугацаагаар өртөхтэй холбоотой байж болох юм.
Лавлагаа
Ву, Жикун нар."Хятадын хүн амын бүтцийн хувилбарууд ба тэдгээрийн фенотип, өвчин, популяцийн дасан зохицоход үзүүлэх нөлөө."bioRxiv(2021).
Мэдээ, онцлох үйл явдал Хамгийн сүүлийн үеийн амжилттай тохиолдлуудыг Biomarker Technologies-тэй хуваалцах, шинжлэх ухааны шинэ ололт амжилт, судалгааны явцад ашигласан онцлох арга техникийг олж авах зорилготой.
Шуудангийн цаг: 2022-01-06