SMRT测序盘点:看哪个才是最靓的基因测序研究
2019/06/20
SMRT基因测序在不同领域都有着令人引以为傲的应用研究,那么到底哪个测序研究才是最耀眼的“明日之星”?

在基因测序领域,PacBio可以称得上是一方霸主。自从去年,Illumina以史上最高价格12亿美金收购PacBio后,更是巩固了其在尖端基因研究领域的地位。而PacBio的杀手锏SMRT(Single-molecule real-time sequencing)测序更是三代测序中的扛把子。


SMRT 基因测序在不同领域都有着令人引以为傲的应用研究。 那么,在这些领域里,那些SMRT的应用研究室最耀眼的? 今日,小编就来带你看一下SMRT测序在基础科学、农业、环境和医学研究等多个领域的应用。

1、 蚊子基因组重组


合作单位:Wellcome Sanger研究所


https://doi.org/10.3390/genes10020079

研究亮点:

Sanger研究所的科学家们使用新的方案,从单一按蚊(Anopheles coluzzii)身上创获得了一个高质量的从头基因组序列组装。研究人员采用了一种改进后的文库构建方法, 可以避免DNA剪切和尺寸选择。而起始样本量仅需100 ng的基因组DNA,来生成SMRTbell文库。新组装的按蚊基因组突显了SMRT测序平台的强大能力:一个新的低样本量DNA测序。

2、 榆蘑的药用价值


合作单位:吉林农业大学、中国沈阳农业大学


https://doi.org/10.3390/genes10020079

研究亮点:

榆蘑是一种在亚洲广泛种植的珍贵食用菌。研究人员使用SMRT测序平台提供高质量的榆蘑基因组。这是第一个在挂钟菌科中测序的完整基因组,此外研究人员还确定了与萜类和多糖生物合成相关的基因簇。吉林农业大学和沈阳农业大学的另一个研究小组也通过SMRT测序平台对食用蘑菇和一种威胁它们的真菌进行了研究,这种真菌会导致栽培蘑菇出现蛛网病。

3、 检测骨髓亚群的区别


合作单位:乔治敦大学伦巴第综合癌症中心、西奈山伊坎医学院


https://doi.org/10.3390/genes10040253

研究亮点:

研究人员用SMRT测序平台分析了新收获的人类骨髓祖细胞和分化细胞的转录组。分析显示,与以前检测到的数据相比,转录异构体的数量增加了约5倍。研究还显示了代表骨髓细胞亚群的单一转录异构体的独特组成。

4、 扩大人类遗传多样性数据


合作单位:乌普萨拉大学


https://doi.org/10.3390/genes9100486

研究亮点:

瑞典科学家利用SMRT测序扩大了人类基因组数据集的多样性。目前的参考序列(GRCh38)是大规模测序项目的基础。然而,研究表明GRCh38可能不完整。研究人员对两个瑞典人的基因组进行了从头测序和序列组装,发现每个人的GRCh38基因中都有超过10Mb的序列缺失,而他们却有约6Mb的新序列(NS) 与一个中国人的个人基因组相同。研究人员表示:“我们的研究结果突出表明,GRCh38的参考文献还不完整。 对不同地域人群的个人基因组进行从头基因组序列组装有助于改进对短序列全基因组测序数据的分析。”

5、 二倍体甲基化的挑战

合作单位:东京大学大学、爱荷华大学、俄亥俄州立大学


https://doi.org/10.3390/genes9090460

研究亮点:

所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下,在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变。生物信息学家利用SMRT测序平台解决了区分个人基因组同源染色体甲基化的问题。利用SMRT测序平台可以输出含CpG甲基化的长序列信息,但是CpG位点的分段输出仍然可能带来错误。 研究人员提出了一种观察个人二倍体甲基化体和转录组的统计方法。这个方法能将错误率降低到1%,从而检测每一个单倍型CpG低甲基化与>90%的精度和灵敏度。

6、 提高罕见和孟德尔疾病的解决率


合作单位:PacBio加利福尼亚太平洋生物科学公司

研究亮点:

目前,虽然通过DNA测序检测DNA变异在探索人类疾病病因上已经起到了很大作用,但仍有许多疾病的原因还未能被揭示。科学家采用了SMRT测序平台,致力于研究以前未解决的疾病。许多具有高影响力的研究出版物, 像《Nature Communications》 等, 都报告了人类基因组变异的扩大化检测,从而发现了引起罕见和孟德尔疾病的基因变异。例如, 一个日本的研究团队利用PacBio全基因组测序数据检测出与家族遗传性癫痫病相关的超过17000个DNA结构变异体并快速识别出12.4kb的DNA缺失。

参考资料:

[1] The SMRT Special: Journal Focuses on Advances in SMRT Sequencing

[2] Highly Accurate Long-Read Sequencing of Human Genomes Leads to Discovery of Disease-Causing Variants


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