长读长测序技术在肿瘤领域中的应用:进展与挑战

相较于目前普遍应用的二代测序(NGS)技术,长读长测序(LRS)技术是一种能够连续读取数百万个碱基对的测序技术。本文回顾了单分子实时测序技术、牛津纳米孔测序技术和新型单分子LRS技术在肿瘤领域的研究应用。LRS技术能够更精确地检测肿瘤基因组变异,包括结构变异、拷贝数变化、基因融合等。除基因组变异检测外,LRS技术还为描绘转录组图谱、表观遗传修饰图谱提供了有效手段。LRS技术可以有效弥补NGS技术的部分技术瓶颈,深入揭示生物大分子在健康和疾病状态下的复杂性状,为更好地理解肿瘤的发生与发展机制、制定治疗策略和开发药物提供新的理论基础。此外,本文还展望了LRS技术在肿瘤领域临床应用中的潜在价值。

基于Nanopore的长读长测序对脆性X综合征一个家系的甲基化表观遗传学分析

目的应用Nanopore长读长测序技术探讨1个脆性X综合征(FXS)家系的遗传学病因。方法选取2023年4月于郑州大学第一附属医院进行遗传咨询的1个FXS家系为研究对象。应用Nanopore长读长测序、三核苷酸重复引物PCR(TP-PCR)、甲基化特异性多重连接探针扩增(MS-MLPA)及雄激素受体(AR)基因三核苷酸多态性基因型分析对家系中相应成员进行FMR1基因CGG重复数、甲基化和X染色体失活分析。本研究已通过郑州大学第一附属医院医学伦理委员会的审查(伦理号:KS-2018-KY-36)。结果先证者检出FMR1基因全突变且CpG岛甲基化;其胞姐检出1条X染色体FMR1基因全突变且CpG岛甲基化,另1条X染色体FMR1基因未见异常;其母亲检出FMR1基因前突变。结论基于Nanopore的长读长测序可同时检测女性2条X染色体的FMR1基因动态突变和甲基化情况,对不同性别FXS患者的诊断具有重要的临床价值。

长读长测序技术在胚胎植入前遗传学检测中的应用

近年来,长读长测序技术发展迅速,在基因组、转录组、表观遗传学等研究方向发挥了重要作用,并显示出在临床检测领域的广阔应用前景。本文介绍了主要的长读长测序平台的基本原理和性能,综述了该技术在胚胎植入前遗传学检测中的研究进展,以及当前面临的主要挑战和未来可能的发展方向。

长读长测序技术在宏基因组学研究中的应用

由于很多微生物无法单独分离培养,研究微生物群落整体的宏基因组学是目前揭示微生物多样性的重要方法。长读长测序技术可以覆盖重复序列和复杂结构,获得短读长无法检测的基因组信息。现着重介绍了两类长读长测序技术,即基于第三代测序技术的单分子长读长测序技术和基于片段相互联系的合成长读长测序技术,并进一步介绍了长读长测序技术在宏基因组学领域的应用。

基于长读长高通量基因测序技术在肿瘤融合基因检测中的应用进展

染色体易位能导致融合基因产生,已有研究证明融合基因是多种癌症发生的重要驱动因素,是临床诊断、治疗以及预后的潜在靶点。因此,鉴定融合基因具有重要的临床价值。目前临床常用的检测手段包括Sanger、RT-PCR、FISH等,不仅耗时长,而且仅能检测已知的融合基因。第二代测序技术(Second generation sequencing,SGS)凭借其高通量的特性,成为遗传学常规诊断工具,但短读长和价格昂贵等缺点限制了其在染色体结构变异检测方面的应用范围。第三代基因测序技术(Third generation sequencing,TGS)凭借其高通量、长读长、价格便宜的优点,为融合基因检测带来了新的曙光。本文简单介绍了肿瘤融合基因的产生和相关检测手段,重点探讨长读长高通量基因测序技术在肿瘤融合基因检测中的应用。

单分子实时测序在HLA基因分型中的应用初探

目的 分析单分子实时(SMRT)测序技术判断HLA基因型、单体型的准确性,以探讨该方法应用于临床的可行性。方法 留取19例需行肾移植的患者血液标本,提取DNA后利用SMRT测序技术检测样本基因序列,并利用PCR-SBT方法验证其准确性。结果 SMRT技术可鉴定出19例样本的HLA基因型和基因单体型,且结果与PCR-SBT方法相符。1和14号样本PCR-SBT方法的C位点结果存在模棱两可现象,结果为HLA-C*03:02/04;03:03/132,SMRT技术可直接区分,结果为HLA-C*03:02:02,03:03:01。另外,SMRT方法在1号样本的B位点发现新的HLA等位基因。结论 SMRT测序技术应用于HLA高分辨率分型具有高度准确性,在HLA单体型分析具有精准定位多个长间距突变位置的独特优势。

单分子实时测序技术在1例21-羟化酶缺陷症患儿基因检测中的临床应用

目的应用单分子实时测序(single molecular real-time sequencing,SMRT)技术明确1例21-羟化酶缺陷症患儿的分子病因,并探讨SMRT用于临床基因检测的可行性。方法应用SMRT技术对先证者先天性肾上腺皮质增生症候选基因进行长读长测序,检测结果与多重连接探针扩增技术(multiplex ligation-dependent probe amplification,MLPA)和Sanger测序检测的家系结果进行比较。结果SMRT结果提示,先证者CYP21A2基因存在3个致病变异,先证者的一条染色体上串联排列两个重复的基因拷贝,分别为包含c.955C>T变异的CYP21A2基因和包含c.1069C>T变异的CYP21A2/CYP21A1P嵌合基因;另一染色体上的CYP21A2基因缺失。检测结果与家系MLPA+Sanger测序的结果相同,并明确了CYP21A2/CYP21A1P嵌合基因的排列方式。结论SMRT技术能够明确基因拷贝数变异、结构变异及嵌合基因的排列方式,可为21-羟化酶缺陷症遗传学诊断和携带者筛查提供更有价值的信息,具有较大的临床应用前景。

染色体碎裂化在肿瘤中的作用及其检测技术研究进展

染色体碎裂化是指在一次细胞灾难性事件当中,染色体片段被全部打碎,然后这些片段以另一种顺序重组。经过染色体碎裂化的细胞一般会死亡,仅极少数细胞幸存下来,可能是由于大规模基因组重排让细胞有转化为癌细胞的趋势。染色体碎裂化导致的后果包括癌基因的扩增、抑癌基因的丢失以及融合基因的形成等。在染色体碎裂化的过程中,那些未参与重组的碎裂片段,一些会丢失,另一些则作为染色体外DNA(Extrachromosomal DNA,ecDNA)持续存在。这些ecDNA中的一些促进了癌细胞的生长,并能形成微小尺寸染色体,称为双微体。目前染色体碎裂化检测技术可分为常规检测技术与高通量基因测序检测技术。常规检测技术有荧光原位杂交、外周淋巴细胞核型分析和染色体微阵列技术,高通量基因测序检测技术有下一代测序技术以及长读长基因测序技术。在分析染色体碎裂化技术上,长读长基因测序技术具有更大的优势,它不仅可准确检测出染色体碎裂的断点位置,还可对破碎的片段进行定向识别与排序,检测出复杂重排位点,弥补短读长基因测序和常规检测技术上的缺陷。本文主要对染色体碎裂化在促进肿瘤进展和耐药中的作用以及当前相关检测技术的优缺点进行综述。

人类(泛)基因组计划研究进展

人类参考基因组是人类遗传学中广泛使用的资源,目前正在进行一次重大更新。人类泛基因组计划的目标是创建一个更复杂、完整的人类参考基因组。关注从人类基因组计划向人类泛基因组计划的转变过程,从人类基因组计划和人类泛基因组计划两个阶段比较人种侧重类型和数目以及测序技术和算法的差异,并总结人类泛基因组计划采取的具体措施,以增加样本中人种的多样性和填补染色体上的缺失,有望开发真实且具有代表性的全球参考资源。