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全基因组测序(Whole genome sequencing, WGS)是利用高通量测序平台对人类不同个体或群体进行全基因组测序,并在个体或群体水平上进行生物信息分析。通过构建全基因组文库,实现在全基因组水平上检测疾病关联的常见、低频、甚至是罕见的突变位点,以及结构变异等, 可全面挖掘DNA水平的遗传变异,为筛选疾病的致病及易感基因,研究发病及遗传机制提供重要信息,具有重大的科研和产业价值。目前,全基因组测序技术已被广泛应用于生物医学等多个科研领域,并且已成为遗传学、转化医学和群体进化领域最为迅速而有效的方法之一。
全基因组重测序的优势:
● 覆盖全面
覆盖整个基因组,信息全面,可以检测非编码区变异、ncRNA、CNV和SV、病毒整合位点等。
● 深度均一
相比外显子和靶序列测序,不存在捕获环节的序列偏好性好,测序深度更均一,数据利用率高。
● 流程简化
省去序列捕获环节,避免了相关的系统错误和误差。
● 性价比高
相比外显子和靶序列测序,线性的价格差别,指数的信息量差别。
● 信息可用性持久
只要有效数据量充足,只需测序一次,可以根据研究目的的变化和科学研究的进步进行再分析和再注释。
三、数据分析
四、应用案例
研究背景:
大多数急性髓系白血病(AML)患者死于疾病进展后复发,这与细胞遗传学水平的克隆演化相关。目前,对于AML复发相关的基因学改变情况尚不清楚。
研究思路:
本研究使用了8例AML复发病人的正常皮肤、复发前和复发后的骨髓样本,先做了whole genome re-sequencing,深度大概在25X左右,确定肿瘤相关的突变。
然后根据这些位点分别做了捕获探针的设计,捕获测序的突变中位数深度大概在590X左右。利用捕获测序计算出的准确的mutant allele frequency,然后利用不同的突变的AF不同来进行cluster和clonalevolution分析。
研究意义:
这项研究阐述了急性骨髓性白血病(AML)复发的原因。作者发现了两个普遍机制:(1)原发肿瘤中的创始克隆获得突变,进化成复发克隆,(2)创始克隆的一个亚克隆在初次治疗后存活,获得更多突变并在复发时扩张。在一个病例中,原发肿瘤中仅占5.1%的亚克隆在复发后成为主要克隆。在所有病例中,化疗都未能根除创始克隆。这项研究强调了在诊断后、以及初次治疗后检测和根除小的细胞群体的重要性。新一代测序检测极小细胞群体中的de novo突变的能力,使得它特别适合此类应用。
技术应用:
全基因组重测序、目的基因捕获测序
原发肿瘤与复发肿瘤的体细胞突变比较
原发肿瘤复发后的克隆演化模式图
Li Ding, et al. Clonal evolution in relapsed acutemyeloid leukaemia revealed by whole-genome sequencing. Nature. 2012
五、参考文献