快讯!SV和SNP双剑合璧,Nanopore最新芯片提高DMD基因检测准确度

关键词/R10芯片  Nanopore  希望组

 

大片段结构变异是杜氏肌营养不良(DMD)等遗传病的常见基因突变类型,也是三代测序应用临床研究的独特亮点,同时单碱基突变检测准确度也是三代测序的难题。北京希望组生物科技有限公司通过全球首批早期试用版Nanopore R10芯片,极大提升DMD结构变异和单碱基突变检测的准确度。基因慧带您一览希望组Nanopore R10芯片实测数据。

希望组研究人员在本次实验中共测试了两张R10芯片,分别检测了1个人类DNA标准样本,及2个加了barcode的DMD阳性参考品混合样本。其中,两个阳性参考品分别为1个点突变及1个缺失突变。希望组研究人员采用完全相同的实验方法对这两个样本的2.2 Mb DMD基因全长区域进行富集,然后分别上机测序。

为了充分测试R10对于准确度的提升,在本次评测过程中,希望组研究人员采用了实时高准确度(High-Accuracy)模式进行测序。实时测序结果显示,当测序仅开始半小时后,单张芯片产出已达到230Mb,对于单个DNA标准样本来说,相当于DMD基因全长100X的覆盖深度,已经满足后续分析的测序数据量。而当测序继续运行至约16小时后,两张芯片则分别产生3.3 Gb和3.9 Gb数据,远远超出单个样本所需数据量,这就为希望组研究人员后续临床样本的检测提供了更多策略上的可能性。

 

一、R10实测下机数据展示


图1:R10实测数据Pass read质量分布图(来源:北京希望组)

通过对测序数据的初步质控,R10芯片在read质量方面的表现令人惊艳不已:pass reads提供了平均超过20的质量值(Qscore),而mapping后的reads准确度更是多数分布在95%以上!

 

二、利用高质量R10数据检测DMD突变

杜氏肌营养不良(Duchenne Muscular Dystrophy,DMD)是一种常见的遗传性神经肌肉疾病,具有X连锁的隐性遗传模式。DMD基因全长2.2Mb位于X染色体上,是人类基因组中最大的基因之一,具有79个外显子,其突变类型主要包括:大片段的缺失或重复、微小突变(包括碱基的置换、重复、缺失或插入)和剪切区突变。由于DMD基因中有超过60%的突变均为大片段SV,为三代长读长测序的天然优势“战场”,那么接下来就随希望组研究人员一起来看看高质量R10数据在检测DMD变异方面的能力吧!

图2:检测到的SNV示意图(来源:北京希望组)

希望组研究人员对pass reads数据进行拆分,采用clairvoyante软件默认参数,在其中一个DMD阳性参考品中,成功检出一个C>T单碱基突变位点,排除掉少量由于拆分错误导致的reads错误比对,突变频率接近100%(图3)。

图3:大片段deletion示意图(来源:北京希望组)

图4:与参考基因组比对read断点示意图(来源:北京希望组)

而对另外一个DMD阳性参考品采用sniffles软件默认参数进行比对时发现,在X染色体p21.1区段可以成功检测到一个26Kb的大片段deletion(图4)突变频率也接近100%,与参考基因组比对后可以清晰地看到reads的两个断点区域(图5)。

以上这两个结果都与希望组研究人员的预期相符。

从实测数据来看,Nanopore R10芯片不仅保持了ONT在大片段SV上的检测优势,同时在单碱基致病变异检测方面也展现出强大的潜力,在read准确度方面表现抢眼,一改之前大家对于三代测序单碱基质量差的印象,使得ONT在向临床诊断方向的应用又迈进了一大步。那么,R10还能带来哪些更亮眼的表现呢?希望组对于R10芯片的测评仍将继续进行,敬请期待!

汪德鹏

希望组CEO

三代测序在解决单碱基准确度问题方面一直是个难点,希望组一直致力于突破技术的极限,从本次实测数据来看,高质量R10数据在检测DMD阳性样本SNP和SV方面实现了革命性的突破,极大的提高了单碱基准确度。我们现在只是初步的测试,后续还会继续加大样本量,持续不断的在推动三代测序精准诊断领域不断努力!

 

【编后语】

Nanopore R10检测到的大片段结构变异(SV)是DMD等遗传病患者常见的基因突变,二代测序因为是短片段测序很难检测到SV,这是三代测序应用科研以及临床研究应用的亮点,而对应的三代测序在单碱基突变(SNP)准确度也存在瓶颈。通过希望组的首批Nanopore R10下机数据初步测试,在SV和SNP的阳性样本检测准确度上都实现了一定的突破,这将快速推动三代测序从临床研究走向临床应用,为遗传病患者和医务工作者提供新一代诊疗赋能工具及平台。

 

关于希望组(GrandOmics)
希望组是位于中国北京的一家世界领先的测序公司。它是世界上最早开始将纳米孔技术用于商业化DNA测序的机构之一,也是中国首家获得认证使用纳米孔技术提供PromethION测序服务的服务商。

希望组为基因组科学和基因组医学提供全面的解决方案。公司致力于为罕见病、复杂疾病、微生物组、辅助生殖及癌症采用先进的测序方案,通过纳米孔长读长与光学图谱的整合,在患者基因组的临床样本中检测和鉴定复杂的突变。希望组正在建立世界最大的基于纳米孔长读长的结构变异数据库(http://www.dbsv.com/)。

未来组是希望组旗下的子公司,拥有最为完善的三代测序、光学图谱和3D遗传作图平台。未来组为动植物、微生物和人类基因组提供基因组组装和分析流程,研究领域涉及转录组、宏基因组和表观遗传学等。

 

来源:北京希望组

编辑:Nicole

校对:Damine

审核:Mark

 

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