新里程碑《Nature》更快更准找致病基因

　　

生物通报道，华盛顿大学基因组学研究中心，霍华休斯医学院的研究人员获得一种检测致病基因的全新方法，相关成果文章Targeted capture and massively parallel sequencing of 12 human exomes公布在Nature在线版上。

 

众所周知，目前研究致病基因的流行方法是：全基因组关联分析。由于要对全基因组进行测序，费用昂贵，且由于疾病受多种表观遗传学、microRNA等调节因子的影响，全基因组关联分析法开始受到诟病。有学者批评这种方法烧钱，且不一定出成果，实际应用价值不高。

 

现在，横空出世的外显子测序方法可能取代全基因组测序分析法。受美国国家心肺学院研究所，安捷伦科技公司资助的一队研究小组正开发出这种新的测序方法。

 

外显子，是基因组中具有功能的DNA序列，采取外显子测序方法无需对整个基因组进行测序，可有效的降低测序费用，更快更准的找到致病基因。

 

据科技日报报道，为了验证外显子测序的实用性，由美国国立卫生研究院资助的一个研究小组选取了12名测序对象进行外显子测序。其中8人（4个非洲约鲁巴人、2个东亚人、2个欧裔美国人）的DNA图谱已由国际人类基因组单体图计划确认；另4人无亲缘关系，同为弗里曼谢尔登综合征患者，该症是由MYH3基因变异引起的一种罕见遗传性疾病。引入这4人参与测序的目的，就是确认外显子测序是否能检测到他们DNA中的MYH3基因突变。

 

研究人员首先将12个基因组DNA样本制成片段，再使用特殊探针选出其中仅含有外显子的片段。经过对12组外显子组的测序和分析，总计确定了3亿个DNA序列碱基，这是到目前为止使用第二代测序技术获取的人类基因编码序列的最大数据。

 

与常用的人类基因组测序相比，外显子测序在检测基因变异方面，无论是普通变异还是罕见变异，都表现出很高的灵敏度。通过这种测序，研究人员能够识别出一系列DNA错拼，如单核苷酸多态性变异（SNPs），以及基因序列的插入和删除。

 

而通过采用多步骤分类检测法，滤掉普通变异和个人独具的变异后，研究人员从4名弗里曼谢尔登综合征患者的DNA中准确找出了致病基因变异。他们的研究表明，对于单个基因变异引起的疾病，外显子测序同样可以准确找到致病基因，与全基因组测序无异。研究人员认为，外显子测序也可用于多重基因变异引起的常见疾病，如糖尿病和癌症的研究中，来揭示该种疾病的致病基因。

 

美国国家心肺血液研究所主任伊丽莎白·G·诺贝尔博士指出，进行外显子测序，可以得到关于疾病遗传基础的相关信息，希望这种指向性的目标测序有朝一日能用于大量人群，以帮助发现常见疾病如高血压、高胆固醇的遗传学基础。

（生物通 综合）

生物通推荐原文检索

Targeted capture and massively parallel sequencing of 12 human exomes

Sarah B. Ng1, Emily H. Turner1, Peggy D. Robertson1, Steven D. Flygare1, Abigail W. Bigham2, Choli Lee1, Tristan Shaffer1, Michelle Wong1, Arindam Bhattacharjee4, Evan E. Eichler1,3, Michael Bamshad2, Deborah A. Nickerson1 & Jay Shendure1

 

Department of Genome Sciences,

Department of Pediatrics, University of Washington,

Howard Hughes Medical Institute, Seattle, Washington 98195, USA

Agilent Technologies, Santa Clara, California 95051, USA

 

【Abstract】

Genome-wide association studies suggest that common genetic variants explain only a modest fraction of heritable risk for common diseases, raising the question of whether rare variants account for a significant fraction of unexplained heritability1, 2. Although DNA sequencing costs have fallen markedly3, they remain far from what is necessary for rare and novel variants to be routinely identified at a genome-wide scale in large cohorts. We have therefore sought to develop second-generation methods for targeted sequencing of all protein-coding regions ('exomes'), to reduce costs while enriching for discovery of highly penetrant variants. Here we report on the targeted capture and massively parallel sequencing of the exomes of 12 humans. These include eight HapMap individuals representing three populations4, and four unrelated individuals with a rare dominantly inherited disorder, Freeman–Sheldon syndrome (FSS)5. We demonstrate the sensitive and specific identification of rare and common variants in over 300 megabases of coding sequence. Using FSS as a proof-of-concept, we show that candidate genes for Mendelian disorders can be identified by exome sequencing of a small number of unrelated, affected individuals. This strategy may be extendable to diseases with more complex genetics through larger sample sizes and appropriate weighting of non-synonymous variants by predicted functional impact.