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全基因组重测序 (Whole-genome sequencing,WGS)是分析基因组最全面的方法。通过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。基于WGS技术可全面挖掘基因组的SNV/InDel/CNV/SV等各类变异。随着新一代测序技术的大规模应用,全基因组重测序已成为人类遗传学、转化医学和群体进化领域最为迅速而有效的方法之一。

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样本类型:无降解,无RNA污染的DNA样品,5-10mL外周血,500mg-1g组织样本

样本总量:≥ 2 μg DNA

样本浓度:≥ 30 ng/µl

样本纯度:OD260/280=1.8~2.0

测序平台及策略

HiSeq PE150

样本寄送

EDTA抗凝管冷藏或干冰寄送

测序深度

肿瘤:癌组织 (50X),癌旁组织 / 血液样本 (30X)

遗传病:30~50X

案例1:

全基因组测序解析智力障碍的主要致病因素

Genome sequencing identifies major causes of severe intellectual disability


研究材料

选取50 个经过基因芯片和全外显子测序未确诊致病因子的trio 家系。

研究策略

平均测序深度为80X。

研究结果

选取50 个经过基因芯片和全外显子测序未确诊致病因子的trio 家系,全基因组测序检出84 个de novo SNVs 和8 个de novo CNVs及一些结构变异(如VPS13B、STAG1、IQSEC2-TENM3 ),检出率为42%。揭示编码区的de novo SNVs 和de novo CNVs 是导致智力障碍的主要因素,全基因组测序可以作为可靠的遗传性检测应用工具。

参考文献

Gilissen, C., Hehir-Kwa, J. Y., Thung, D. T., van de Vorst, M., van Bon, B. W., Willemsen, M. H., ... & Leach, R. (2014). Genome sequencing identifies major causes of severe intellectual disability. Nature.

常见问题


Q 全基因组测序相对于全外显子组测序的优势是什么?

全外显子组测序捕获基因组的外显子区域,其基因组信息约占基因组大小的1.5%;全基因组测序对于全基因组层面来说,变异信息更全面,没有止步于编码区,而是向整个非编码区扩展,性价比更高,平均数据单价较全外显子组测序便宜了5倍以上。近些年非编码区突变的研究越来越多,其可与多种癌症在内的复杂疾病发生相关。

Q 人全基因组重测序一般推荐的测序深度是多少?

人全基因组重测序深度根据研究目的、样本量及合作伙伴的预期而定。一般测序深度为30X,检测生殖系变异,推荐测序深度30-50X,比如单基因病的研究以及少样本量的复杂性疾病的研究。对于大样本量的群体研究,如果关注点为在群体水平分析SNP,可降低测序深度,群体重测序可以使用较低深度测序(约10X)。如果研究目的是找癌组织中较大的结构变异,建议深度测序(一般至少50X以上)。

Q 全基因组测序技术适用的研究方向有哪些?

全基因组测序可以应用于孟德尔遗传病研究、复杂疾病研究、罕见病研究、新生突变研究、药物基因组研究、疾病分子分型研究、人群队列数据库构建及群体进化研究等。特别对于包括癌症、精神分裂症、智力障碍在内的复杂疾病,非编码区变异及CNV/SV结构变异皆与疾病的发生具有密切的关系,全基因组测序可以结合非编码区变异信息和结构变异信息全面挖掘致病突变位点。

Q 如何验证重测序的结果?

① SNPs可以通过PCR扩增包含该SNP位点的区段,并测序;或采用SNP分型检测的方法验证。

② 小片段的InDel,可通过PCR扩增,利用Sanger法测序进行验证。

③ CNVs可通过Real-time PCR对存在拷贝数变异的片段进行扩增,并根据CT值估算不同个体的拷贝数变化倍数。

④ 小的SVs可通过PCR扩增和测序辨别,而大的SVs则需要通过亚显微方法发现,如FISH等。