基因组重测序技术及其应用

全基因组重测序产品
全基因组重测序是对已知基因组序列的物种进行不同个 体的基因组测序，并在此基础上对个体或群体进行差异 性分析。全基因组重测序的个体，通过序列比对，可以 找到大量的单核苷酸多态性位点（SNP），插入缺失位 点（InDel，Insertion/Deletion）、结构变异位点（SV ，Structure Variation）位点。
HiSeq X Ten
10台仪器同时运行时，每周至少可完成320个人类基 因组测序（以30×覆盖度计算），每年完成的数量可 超过18000个。
个人基因组产品
个人基因组的解读-----健康风险
老年痴呆症 银屑病 结肠直肠癌
个人基因组产品
个人基因组的解读-----药物反应
质子泵抑制剂代谢
阿巴卡韦过敏Fra Baidu bibliotek
基因组从头测序产品
从头测序即de novo 测序，不需要任何参考序列资料即 可对某个物种进行测序，用生物信息学分析方法进行拼 接、组装，从而获得该物种的基因组序列图谱。利用全 基因组从头测序技术，可以获得动物、植物、细菌、真 菌的全基因组序列，从而推进该物种的研究。
基因组从头测序产品应用范围
从头测序
DNA测序产品和个人基因组产品
报告人：朱淼
背景
DNA重测序产品应用对象
人类基因组
植物/ 动物基因组
医学 / 疾病研究 农业 / 分子育种 基因组学 / 比较基因组学 遗传学/ 群体遗传学
DNA 测序产品
全基因组重测序产品
外显子测序产品 简化基因组产品（RAD－seq） 基因组从头测序产品
参考基因组
Ensembl数据库收录的已经测序的动植物
参考基因组 http://asia.ensembl.org/info/about/species.html
全基因组重测序产品
基因组重测序
群体遗传进 杂交群体基 结构变异相 疾病相关研 化研究 因分型 关研究 究
全基因组重测序产品
一、样本要求
样品类型：DNA 样品； 样品需求量（单次）≥ 30μg 样品浓度：≥ 100 ng/μL 样品纯度：OD260/280 =1.8～2.0
全基因组重测序产品
Non-breed horses 特 有变异主要富集在 主要代谢过程、解剖 学的构造 、形态发生 和细胞成分 Breed horse特有变异 主要富集在细胞通讯 、脂质代谢过程、神 经系统进程、肌肉收 缩、离子传输、神经 系统的发育过程和外 细胞层
外显子测序产品
产品特点
性价比高： 相对于全基因组重测序可经济高 效的获得基因组信息，对外显子 区的测序深度更深，结果更准确 。检测准确度高： 可在全基因组范围内鉴定单个碱 基的变异。 适用大样本分析： 外显子测序具有经济高效性，更 适用于大样本量疾病及癌症样本 分析
外显子重测序产品
外显子重测序
孟德尔 遗传 疾病
癌症
基因诊断
复杂 疾病
外显子重测序产品
一、样本要求
样品类型：DNA 样品； 样品需求量：≥ 30μg（人样品） 样品浓度：≥ 100 ng/μL 样品纯度：OD260/280 =1.8～2.0 二、捕获芯片 Agilent SureSelect V3、V4、 V4+UTR、V5、V5+UTR 三、测序要求 覆盖深度：建议覆盖度在50X以上
个人基因组产品
个人基因组的解读-----遗传特性
遗传性痉挛性共济失调
胼胝体发育不全症
α1-抗胰蛋白酶缺乏症
个人基因组产品
个人基因组的解读-----个性特性
酒精反应 苦味感觉
耳垢类型 眼睛颜色
头发卷曲
样品类型：DNA样品，无降解 或轻微降解，无污染； 样品需求量（单次）：≥ 1 μ g（单次），如果需要多次 制备样品，则需要样品总量= 制备样品次数×1 μ g； 样品浓度：≥ 25 ng/μ L；
测序方法
生信分析流程和内容
第一部分 NGS数据质控
原始数据
质控数据、过滤
比对（有参考基因组 ）
第二部分 变异检测
外显子重测序产品
分析内容
测序数据统计及质量评估 SNP检测及在基因组中的分布 InDel检测及在基因组的分布 孟德尔遗传疾病高级信息分析 癌症的高级信息分析 复杂疾病的高级信息分析
外显子重测序产品
在孟德尔遗传疾病研究应用
第5指综合征（Coffin-Siris syndrome，简称CSS）是一种罕见的先 天性疾病，由于患者父母多为健康个体 ，CSS通常被认为是一种隐性遗传病。 CSS遗传机制的阐明有待于对其致病基 因及突变的鉴定。本研究使用外显子组 测序方法成功的找到了CSS致病基因。
绘制基因组序列 图谱
研究物种起源进化
研究特定环境适应机 制
研究重要功能基因
基因组从头测序产品分析内容
案例 比较基因组分析揭示青霉菌高产机制
研究背景：目前只有低产菌株Wisconsin54-1255被测序和注释。通过经典诱 变Wisconsin54-125产生的菌株，青霉素的产量已经极大的增加。但是关于这 些菌株的基因组变异结构了解仍然很少。 研究对象： 工业高产青霉菌株NCPC10086 低产菌株Wisconsin54-1255 （基因组已经被测序和注释）
SNP检测：
RAD tags基本统计 Tags个体聚类后按照测序深度排序 Tags群体聚类、碱基纠错和过滤 杂合位点检测 SNP注释、统计
第三部分 个性化分析
群体进化研究：
• • • • 群体遗传结构分析 系统发育树构建 PCA分析 连锁不平衡分析
遗传图谱构建：
• • • • 基因分型 遗传图谱构建 QTL定位 遗传连锁图谱整合
外显子重测序产品
在前列腺癌研究上的应用
在多个基因上鉴定出与肿瘤发生相关的高频 突变，包括 SPOP，FOXA1 和 MED12
简化基因组产品（RAD－seq）
RAD-seq技术简介： 基于限制位点相关 DNA （Restriction-site Associated DNA，RAD） 的测序技术，即RAD-seq ，是一种对酶切产生的基 因组标签序列（Tags）进 行高通量测序的新技术， 该技术能够大幅降低基因 组的复杂度，可快速在全 基因组范围内鉴定出高密 度的SNP位点。
RAD-seq构建黑麦草遗传连锁图谱并对抗秆锈病进QTL定位
研究者使用RAD-seq 对黑麦草的F1群体进 行测序，开发SNP标 记，高效的构建出的 高密度的遗传图谱， 定位获得三个抗杆锈 病QTL：qLpPg1 在 LG7上，8cM 范围内 ，解释的表型变异3038%； qLpPg2 在LG1 上，qLpPg3 在LG6 上 ，分别解释的表型变 异10%。
研究目的：对NCPC10086进行de novo测序，然后与Wisconsin54-1255进行比
较基因组分析 ，来揭示青霉菌高产机制
我们的案例
杭州市疾病预防控制中心
Clostridium difficile (艰难梭菌)基因组完成图
三代测序仪PacBio RS II
个人基因组产品
背景
2007年，DNA(脱氧核糖核酸)双螺旋结构发现者之一的詹姆斯· 沃森成为世界上拥 有个人基因组图谱的第一人，“破译”组用了2个月时间，耗资100万美元
产品特点
高密度、高覆盖度
获得贯穿整个基因组的高密度分 子标记
性价比高
基于酶切简化的基因组DNA，数据 量低，特别适合大样本量研究
快速高效
只需3-4个月即可完成大样本的图 谱构建或群体进化研究
RAD-seq应用范围
简化基因组测序
遗传连锁图谱购建
群体遗传分析
基因型分型
QTL定位
RAD－seq
一、样本要求
二、测序要求
覆盖深度：建议覆盖度在20X以上
全基因组重测序产品
分析内容
测序数据统计及质量评估 SNP检测及在基因组中的分布 InDel检测及在基因组的分布 Structure Variation检测及在基因组中的分布 移码突变的分布 DNA水平差异基因分析 遗传进化分析（多样本） 单体型预测（多样本） 全基因组关联分析（多样本）