NGS在临床中的应用
NGS基因组测序技术在个性化医学中的应用前景
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NGS基因组测序技术在个性化医学中的应用前景随着科技的不断进步和医学的发展,个性化医学成为医疗领域的一个重要发展方向。
个性化医学旨在根据个体的基因组信息,提供针对性的诊断和治疗方案,以改善患者的预后和生活质量。
NGS基因组测序技术(Next-generation sequencing)作为一种高通量测序方法,正在个性化医学领域引起广泛关注,并有望成为未来个性化医学的重要工具。
本文将探讨NGS基因组测序技术在个性化医学中的应用前景。
首先,NGS技术在癌症领域中的应用具有巨大潜力。
癌症是一类复杂的疾病,不同患者的癌症基因组有所不同,基因驱动突变是癌症发生和发展的重要原因。
NGS技术可以高通量、快速且准确地测序患者癌症相关基因或突变位点,帮助医生了解患者的个体差异,从而实现个性化的癌症治疗。
通过对癌症基因组的深入研究,可以发现与疾病相关的新的靶向治疗方法,并为研发新药提供依据。
此外,NGS技术可以辅助医生进行肿瘤早期筛查和监测,提高癌症的早期诊断率和治疗效果,极大地改善患者的生活质量。
其次,NGS技术在遗传病领域中的应用也具有广阔的前景。
遗传病是由基因突变或遗传变异引起的疾病,对遗传病进行准确的诊断和筛查对患者的治疗和管理至关重要。
传统的遗传病诊断方法往往仅能检测部分常见的基因突变,且费时费力。
而NGS技术可以同时测序多个基因,包括罕见突变,快速且准确地确定遗传病的病因,为患者提供精准的诊断和治疗方案。
此外,NGS技术还可以帮助家族成员进行遗传风险评估,提前采取相应的预防和干预措施。
此外,NGS技术在个体化用药和药物开发领域也有着巨大的潜力。
药物反应的个体差异常常根源于基因型的不同。
NGS技术可以快速测序个体的基因组,并根据个体基因组的特征,为患者提供个体化治疗方案,包括药物剂量和类型的选择。
个体化用药可以提高治疗的效果,减少药物副作用,提高患者的治疗依从性。
此外,NGS技术还可以帮助药物研发领域的科学家加速新药开发和临床试验的进程,为研究和开发更安全、有效的药物提供支持。
NGS在临床中的应用
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N G S在临床中的应用(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除高通量测序在临床分子诊断中的应用与展望对于单基因遗传病,以往临床实验室主要借助于Sanger测序、等位基因特异性聚合酶链反应(allele-specific polymerase chain reaction,AS-PCR)、荧光原位杂交、DNA印记杂交等技术进行检验。
NGS技术针对癌症、心血管疾病、肾病、糖尿病等复杂性疾病的遗传学筛查与诊断提供了便捷的途径。
另外,NGS 技术在病原微生物的快速鉴定、药物的靶向治疗以及产前筛查等多个领域具有潜在的应用优势。
1 测序技术的发展及性能比较2006年,Illumina公司推出了Solexa测序平台。
目前,该公司已经推出了多种型号的测序平台,如MiSeq、HiSeq、NextSeq等系列,其中MiSeq系列适合于小型基因组测序,HiSeq系列适用于大型基因组测序。
2007年,美国应用生物系统公司推出SOLiD测序平台。
该平台采用五轮测序法以4色荧光标记寡核苷酸的连接合成为基础,测序准确性得以提高。
2010年,美国生命科学公司和太平洋生物科学公司分别发布了半导体测序平台和第3代单分子实时(single molecule realtime,SMRT)DNA测序平台。
这2种测序技术与以往的基于光学信号的检测技术不同,半导体测序平台通过半导体芯片直接感应在序列合成过程中磷酸二酯键3'OH基团释放的质子;第3代测序仪通过纳米孔技术记录单个聚合酶在不受干扰情况下连续合成,其中PacBio RS II每次运行能够产生60 000×16条序列,每条序列的平均长度达8 500 bp。
一般来说,以上每种测序仪在序列读段长度、准确性、测序通量、价格等多个方面存在一定的差异。
焦磷酸测序平台测序读段较长,测序通量较低,成本相对较高;Illumina系列平台产生的读段相对较短,测序费用相对较低,应用比较广泛;SOLiD测序平台在通量和准确性方面相对以上2种类型的测序平台有明显改善,但是测序长度更短;半导体测序平台以及SMRT测序平台相比其他测序平台运行时间较短,另外单分子测序平台减少了测序前的扩增准备工作,测序读段较长,但是测序成本和错误率都相对较高[8-10]。
二代测序(NGS)临床应用4大要点,你还不知道?
![二代测序(NGS)临床应用4大要点,你还不知道?](https://img.taocdn.com/s3/m/b608e9d0ab00b52acfc789eb172ded630b1c988e.png)
二代测序(NGS)临床应用4大要点,你还不知道?•NGS 有什么用?•NGS 结果可以指导治疗方案制定吗?•哪些人应该做 NGS 检测?•哪些 NGS 项目并不值得做?相信不少人听到 NGS 都会想知道上面这些问题,今天我们就来好好扒一 NGS。
1什么是 NGS?肿瘤是一个多基因疾病,基因变异在肿瘤的发生发展、治疗指导中的作用已经毋庸置疑,因此基因检测已经成为肿瘤患者的常用诊疗工具。
随着科技的发展,NGS 也成为目前最为炙手可热的检测技术。
NGS 也称为大量并行测序(MPS)或高通量测序技术(HTS),允许短时间内同时检测大量核苷酸,因此以低成本、高准确度、高通量和快速检测而成为目前最常用的基因检测手段之一。
临床进行 NGS 时,可根据实际需要而使用包含不同数量基因的组套(panel)。
目前基因检测最常见的 3 部分为:•靶点和生物标志物检测;•化疗药物敏感性检测;•以及遗传易感性检测。
2靶点和生物标志物检测一项美国 SEER 注册分析显示,2006 年到 2013 年,癌症患者的死亡率每年降低 3.2%,2013 年到 2016 年则每年降低 6.3%。
可以说,是这期间出现的靶向药物和免疫药物彻底改变了晚期肿瘤的治疗格局。
使用靶向药要先明确是否具有相应靶点。
反过来说,具有多种基因突变且有相应靶向药物治疗机会的晚期肿瘤患者应该首选 NGS 检测。
ESMO 推荐意见中,建议晚期非鳞非小细胞肺癌(NSCLC),晚期前列腺癌,晚期卵巢癌和晚期胆管癌患者常规应用 NGS 进行检测。
在晚期结肠癌中,NGS 可作为聚合酶链式反应(PCR)的替代方法。
例如在晚期非鳞NSCLC 中,应常规检测EGFR、ALK,MET、BRAF、ROS1、NTRK、RET、KRAS 和ERBB2 基因。
分别检测费时且价格昂贵,而 NGS 就是同时进行多基因检测的良好方法。
虽然没有获批的靶向药物,但是患者已经进入后线治疗,没有理想治疗方案时,可以考虑使用 NGS 检测是否存在低级别证据(表 1 中的 C 级和 D 级)的靶点。
从外科视角看NGS的实际临床应用
![从外科视角看NGS的实际临床应用](https://img.taocdn.com/s3/m/7b9ce1ec77eeaeaad1f34693daef5ef7ba0d12f1.png)
从外科视角看NGS的实际临床应用自动化高通量测序技术(NGS)作为一项革命性的基因分析工具,已经在临床研究和诊断中得到广泛应用。
从外科视角来看,NGS在实际临床应用中具有许多优势和潜在的应用价值。
首先,NGS可以快速获得大量的基因组信息。
传统的基因测序方法需要对单个基因进行分析,而NGS能够在相对短的时间内对数万个基因进行扩增和测序。
这样,医生可以更全面地了解患者的疾病基因组特征,从而更好地进行诊断和治疗。
其次,NGS可以帮助外科医生进行个体化治疗。
患者的基因组是独一无二的,因此治疗方法也应该因人而异。
NGS可以帮助医生确定患者患其中一种疾病的风险,并为个体化治疗提供依据。
例如,在癌症治疗中,医生可以通过NGS确定患者个体基因组的突变特征,从而选择更加有效的治疗攻击方式。
NGS还可以在外科手术中提高术前、术中和术后的治疗效果。
术前,医生可以通过对患者基因组的全面分析,预测手术的风险,帮助医生更好地为患者做手术准备。
术中,医生通过NGS可以实时监测手术过程中的基因组变化,及时调整手术策略,提高手术成功率。
术后,医生可以通过对患者基因组的分析,指导术后护理和康复,降低术后并发症的发生。
此外,NGS还可以用于外科病例的基因组筛查和研究。
临床外科常见的疾病包括肿瘤、先天性畸形、心血管疾病等,而这些疾病往往与基因组的异常有关。
通过对大量病例的NGS分析,可以更深入地了解这些病例的基因组特征,并发现与疾病相关的新基因。
这有助于科学家和医生进一步研究疾病的发病机制,并开发更精准的治疗方法。
然而,NGS在外科领域的应用仍然存在一些挑战和限制。
首先,NGS的成本较高,且需要复杂的技术和设备支持。
这使得它在一些资源有限的医疗机构难以普及。
其次,NGS分析的数据量庞大,需要高度专业的生物信息学分析能力进行数据解读。
此外,NGS技术在一些特定的基因序列分析上仍存在局限性,如复杂的基因结构和一些基因的多样性。
综上所述,NGS作为一项革命性的基因分析工具,在外科视角下具有重要的临床应用价值。
NGS深度基因测序技术在疾病诊断医学中的前景展望
![NGS深度基因测序技术在疾病诊断医学中的前景展望](https://img.taocdn.com/s3/m/3cb5e72524c52cc58bd63186bceb19e8b9f6ec44.png)
NGS深度基因测序技术在疾病诊断医学中的前景展望NGS(Next-Generation Sequencing)深度基因测序技术是近年来迅速发展的一项重要技术,其在疾病诊断医学中有着广阔的前景。
NGS技术具有高通量、高灵敏度、高准确性和低成本等优势,已经被广泛应用于疾病的诊断、预测、治疗和个体化医疗等方面。
首先,NGS技术在疾病诊断中的应用前景广阔。
传统的基因测序技术需要耗费大量时间和资源,不能满足快速准确诊断的需求。
而NGS技术通过并行测序大量DNA片段,可以在较短的时间内完成大规模基因测序,从而为疾病的早期诊断和个体化治疗提供有力支持。
通过对患者基因组的全面分析,可以发现潜在的致病基因变异,帮助医生做出准确的诊断。
此外,NGS技术还能够识别疾病的基因模式和相关的基因表达变化,为病理生理过程的理解提供更多线索。
其次,NGS技术可以为疾病的预测和风险评估提供更准确的方法。
通过对大规模样本的基因组分析,可以发现潜在的致病基因和易感基因,为疾病的患病风险评估提供基础。
NGS技术的高通量和高灵敏度能够检测极低频率的基因变异,从而发现对特定疾病易感的遗传变异。
此外,NGS技术还能够对复杂疾病的遗传因素、环境因素和生活方式因素进行深入研究,为疾病的预防和干预提供更全面的信息。
NGS技术在疾病治疗中也具有巨大的发展潜力。
通过对患者基因组的深度测序,可以预测个体对特定药物的反应,从而实现个体化的药物选择和用药方案设计。
NGS技术还可以帮助医生监测疾病的微环境和基因表达变化,为精准治疗和药物研发提供重要参考。
此外,NGS技术还可以通过筛查患者、亲属和群体中潜在的致病基因变异,为基因治疗和基因编辑提供有力支持。
值得注意的是,NGS技术在疾病诊断医学中的应用还面临一些挑战和障碍。
首先,NGS技术的数据处理和分析需要强大的计算和存储能力,这对医疗机构的硬件设施和人员技术素养提出了要求。
其次,如何对庞大的基因组数据进行准确解读和诊断,仍然是一个亟待解决的问题。
临床遗传学诊断技术的研究与应用
![临床遗传学诊断技术的研究与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/debb04085b8102d276a20029bd64783e08127d48.png)
临床遗传学诊断技术的研究与应用随着科技的进步,遗传学研究和临床应用取得了许多重要进展。
近年来,随着NGS技术的发展和成本的降低,临床遗传检测逐渐走向了规模化、高通量、高效率的方向,使得遗传病的诊断和治疗得到了极大的改善。
本文将着重讨论临床遗传学诊断技术的研究与应用。
一、NGS技术在临床遗传学中的应用NGS(Next Generation Sequencing,下一代测序)技术是指高通量基因测序和全基因组测序等技术,与传统的Sanger测序(链终止法)相比,NGS技术在测序速度、精度、通量等方面显著提升。
目前,在临床遗传学领域中,NGS技术得到了广泛的使用,包括但不限于:(1)家族遗传性疾病的筛查传统的家系研究中,受到样本数量和测序深度的限制,很难进行全基因组的筛查。
而NGS技术的出现,使得科学家们能够大规模进行家族遗传病的筛查和分析,从而找到病因和治疗方案。
(2)遗传性肿瘤的筛查肿瘤基因的突变分布很广泛,传统的Sanger测序所需时间和费用太高,采用NGS技术可用较低的成本对多个肿瘤相关基因进行测序,从而获得更精准的基因检测数据,为肿瘤的临床治疗提供参考依据。
(3)无创产前诊断NGS技术也被广泛应用于无创产前诊断中,通过从孕妇血液中提取胚胎DNA,筛查胎儿的常见遗传病和染色体异常,避免传统方法中对胎儿安全和母体负担的限制。
二、谱系分析技术在临床遗传学中的作用谱系分析技术是指分析不同个体间基因变异遗传规律和血缘关系的方法。
在临床遗传学中,谱系分析技术可以帮助鉴别家族遗传病的类型和途径,对个体疾病风险评估和疾病诊断具有重要作用。
谱系分析技术主要包括:(1)STR分析技术STR (Short Tandem Repeats)是指在某个基因位点上短串联重复序列,通过对STR位点进行PCR扩增和电泳分析,可以确定亲缘关系和DNA单元的来源。
在临床遗传学中,STR分析应用最广泛的是父母亲子检测。
(2)微卫星分析技术微卫星(Microsatellite)是一种具有高度变异性的核苷酸序列,分析微卫星的基因多态性和分布规律可对血缘关系进行判定。
二代测序(NGS)在肿瘤检测中的应用
![二代测序(NGS)在肿瘤检测中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/373ed079f6ec4afe04a1b0717fd5360cbb1a8d61.png)
二代测序(NGS)在肿瘤检测中的应用什么是二代测序?二代测序是一种高通量测序技术,又称为下一代测序,指的是与Sanger测序技术相比,能同时进行大量DNA或RNA序列测序的新一代测序技术。
二代测序主要包括Illumina、Ion Torrent、BGI等不同平台,都具有高通量、高灵敏度、高精度、低成本等优势。
它已经广泛应用于基因组学、转录组学、表观基因组学以及其他生命科学领域的研究和应用中。
二代测序的优缺点相较于传统的sanger测序、PCR技术、FISH等,二代测序优点有哪些?01产量高:能够一次性测序数百万到数千万条读段,比传统高出好几个数量级,大大提高了测序数据的覆盖率和可靠性。
02准确性高:高质量的测序和分析能够避免Sanger测序中的一些错误,如Sanger测序就很难以高的可信度将7个A和8个A区分开来。
03灵敏度高:能够检测到低浓度样本中的DNA或RNA。
04检测范围广:能够同时进行多种基因检测。
对于只能切一次的小样本,又同时需要多种基因检测,二代测序是最好的选择,这对患者意义重大。
二代测序也能够用于基因组学、转录组学、表观遗传学等多个领域的研究和应用。
05成本低:相比传统测序技术,二代测序每个基因的成本更低。
当然二代测序也有些短板:01对样本质量要求较高:如果样本有大量炎症、坏死、氧化等可能导致数据质量的下降。
02数据分析难度较大:由于数据量大、质量不一和分析方法复杂等问题,对数据分析和解读的要求较高。
03报告周期长:相对于传统检测,二代测序复杂的实验流程和分析需要耗费时长更长。
二代测序对肿瘤患者有什么意义呢?二代测序在肿瘤领域中,可以帮助医生更好地了解肿瘤的性质、演化过程和药物敏感性等,从而为肿瘤的诊断、治疗和预后评估提供更精准的指导。
具体包括以下几个方面:01帮助诊断二代测序技术可对患者的基因组进行全面测序,帮助医生判断某些疾病是否是遗传性的。
对于有明显家族肿瘤史者,有必要进行特定的遗传性肿瘤综合征基因检测。
高通量测序技术在感染性疾病中的应用
![高通量测序技术在感染性疾病中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/a096338cb9f67c1cfad6195f312b3169a451eab0.png)
高通量测序技术在感染性疾病中的应用概述:高通量测序技术(Next Generation Sequencing,NGS)是一种快速、准确且经济高效的基因测序方法,已广泛应用于生命科学领域。
在感染性疾病的研究中,NGS具有很大的潜力和优势。
本文将重点探讨高通量测序技术在感染性疾病诊断、致病机制解析以及药物治疗方面的应用。
一、感染性疾病诊断中的应用1.1 感染源追踪通过对致病微生物基因组进行全面测序,可以准确地确定感染源,并追溯传播路径。
例如,在流行性感冒爆发后,科学家使用高通量测序技术对多个样本进行分析,成功追踪到病毒株并帮助制定相应防控措施。
1.2 点菌检测传统菌培养方法存在较长时间周期、假阴性等缺陷,而高通量测序技术可以针对不同细菌基因组设计引物,对样本中的菌株进行准确的检测。
这为迅速判断感染源、选择合适抗生素提供了依据。
1.3 病毒溯源高通量测序技术广泛应用于新发传染病的研究,并成功解析了各类病毒的基因组信息。
利用该技术,科学家们可以确定病毒株系、分型及演化关系等重要信息,从而加深对疫情传播途径和防控策略的理解。
二、感染性疾病致病机制解析中的应用2.1 基因功能注释高通量测序技术结合生物信息学方法,可以快速鉴定变异位点,并进一步推断其对蛋白质功能造成的影响。
通过对致病微生物基因组进行全面测序和比较基因组学分析,有助于揭示感染过程中相关基因的作用机制。
2.2 宿主基因与抵抗力NGS可同时测定宿主和致病微生物基因组,利用这些数据可以解析出宿主个体之间在抵抗性遗传方面存在差异的关键基因。
通过这种方式,科学家们可以深入探究感染性疾病发生和发展的宿主因素。
2.3 毒力因子鉴定高通量测序技术为毒力因子的鉴定提供了新的途径。
通过系统筛选致病微生物中编码的潜在毒力因子,并进行深度分析,可以更全面地了解感染过程中关键分子的功能,并为进一步揭示其作用机制提供支持。
三、感染性疾病药物治疗中的应用3.1 药物靶点鉴定高通量测序技术可对微生物基因组进行全面测序和比较分析,从而快速鉴定出微生物与药物之间相互作用的靶点。
下一代基因检测技术及其应用
![下一代基因检测技术及其应用](https://img.taocdn.com/s3/m/1895934d178884868762caaedd3383c4bb4cb490.png)
下一代基因检测技术及其应用随着科技的发展,人们的生活水平有了巨大提升。
其中,基因检测技术在医疗、环境、农业等领域都有广泛的应用。
目前,基因检测领域正迎来一个重要的突破——下一代基因检测技术。
下一代基因检测技术不仅可以大幅提高基因检测的准确性和速度,还可以更深入地了解人类基因组的结构和功能,预防基因突变相关的疾病,以及探索人类进化的历程。
一、什么是下一代基因检测技术下一代基因检测技术(Next-generation sequencing,NGS),是一种高通量、高效率的基因检测技术。
与传统的Sanger测序技术相比,NGS技术不仅可以同时测序多个DNA分子,而且可以快速生产大量的序列数据。
例如,现在大约1000美元就可以获取人类基因组的完整序列数据,而在过去,完整的人类基因组序列数据的获取可能需要数百万美元的成本。
NGS技术的核心原理是通过并行测序多个DNA分子并在同一时间进行序列化,然后将这些小分子片段拼接起来,以重建原始的DNA序列。
在这个过程中,通过使用计算机算法将重复片段和错误数据进行过滤,以提高数据的准确性。
二、NGS技术在医学中的应用NGS技术在医疗领域中的应用非常广泛,主要有以下几方面:1、疾病诊断和治疗NGS技术可以用于检测基因突变、基因缺失、染色体异常等疾病相关的遗传变异。
例如,NGS技术可以检测癌症患者的肿瘤基因组,以指导个性化治疗。
同时,NGS技术还可以用于筛查新生儿的遗传病和进行基因检测诊断等。
2、药物研发和个性化用药NGS技术可以通过基因组学分析,识别影响药物代谢和疗效的基因变异,以帮助药物研发公司研制更加精准的药物。
而且,NGS技术还可以用于探索药物对不同基因型患者的药效影响,为患者提供更加个性化的用药指导。
三、NGS技术在环境保护中的应用NGS技术不仅可以用于医疗领域,而且可以在环境保护领域中发挥重要作用。
下面是几个有意义的例子:1、环境污染监测NGS技术可以通过分析环境样本中存在的微生物多样性,监测环境污染的程度和种类。
基因检测:NGS在病原微生物检测中的应用
![基因检测:NGS在病原微生物检测中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/57378074b207e87101f69e3143323968011cf416.png)
基因检测:NGS在病原微生物检测中的应用来源:分析测试百科网文章导读感染性疾病是当今世界严重威胁人类健康的重大疾病。
目前,全球感染性疾病的发病率有所上升,病原体呈现多样化和复杂化的发展趋势。
近年来快速发展的NGS技术因其不依赖于已知核酸序列,无需特殊探针设计,可直接对未知病原微生物进行检测,打破了传统微生物检验的局限性,在临床微生物领域展现了广阔的前景。
感染性疾病简介感染性疾病多为细菌、病毒和真菌等病原体及其产物所引起的局部或全身性炎症或器官功能障碍,具有较大的危害性和较高的病死率。
目前,全球感染性疾病的发病率有所上升,病原体呈现多样化和复杂化的发展趋势。
重症急性呼吸综合征、新型冠状病毒感染、新变异型克雅病、H7N9 禽流感等新发感染性疾病不断出现。
而HIV、多重或广谱耐药的结核分枝杆菌、沙眼支原体等经典感染性疾病病原体又死灰复燃或出现新的致病特征。
各种新发和再发的感染性疾病、不易发现的多重感染以及不明病因的发热等,都给人类健康带来了巨大的威胁,因此,临床上对感染性疾病诊断的准确性和时效性提出了更高的要求。
感染性疾病诊断现状快速、准确的诊断是有效治疗、病情监测和控制疾病蔓延的重要前提。
随着分子检测技术的不断发展和完善,分子检测在病原微生物感染诊断及治疗监测上的临床应用日益广泛,已成为一些重要的感染性疾病的诊断和疗效评价中不可缺少的重要工具。
目前常用的病原微生物分子检测方法主要包括:基于PCR的电泳法、实时荧光定量PCR (QPCR)、数字PCR、基因芯片技术、测序技术(Sanger测序技术、焦磷酸测序技术、高通量测序技术)等。
在感染性疾病领域中,获得病原体的活体(对于细菌、真菌、病毒而言,主要是培养阳性),是感染性疾病诊断的金标准,但病原体的体外培养耗时普遍较长,操作步骤繁琐,且绝大多数病原体不可培养;免疫学方法(如补体结合试验、中和试验、酶联免疫吸附实验、免疫荧光法和酶标斑点免疫法等)操作简单,但由于病原体种类繁多,已研发的抗原、抗体数量远远不能满足市场需求;PCR 检测具有极高的灵敏度和特异性,但无法完成高通量筛查,检出率较低;基因芯片技术只能对已知的病原体基因组进行意向性筛查,而无法检测新的未知病原体。
NGS技术在医学诊断中的应用
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NGS技术在医学诊断中的应用随着科技的不断进步,新一代测序技术(NGS)已经被越来越广泛地应用于临床诊断领域。
NGS技术在医学诊断中的应用可以帮助我们更准确地了解疾病的发病机制、预后以及疾病的治疗效果等方面,进而更加精确地制定个性化的治疗方案,为患者提供更好的医疗服务。
本文将深入探讨NGS技术在医学诊断中的应用。
NGS技术简介NGS技术是指在高通量的测序平台下,同时对多个待测样品进行高通量测序的技术。
NGS技术的优势在于速度快、数量大、准确性高,并且可以高通量同时检测多个样品。
随着NGS技术的不断发展,它已经广泛应用于医学领域,如基因筛查、个性化医学、汉斯顿分析、癌症诊断和治疗等。
NGS技术在医学诊断中的应用被广泛应用于人类疾病的遗传学研究、癌症分子生物学和基因组医学等领域。
NGS技术在遗传学研究中的应用NGS技术可以用于分析人类遗传学。
在过去,遗传学分析主要是用单一的基因测序技术来检测一些已知的遗传缺陷。
随着NGS 技术的出现,遗传学分析变得快速、准确和全面。
NGS技术可以同时测定数百万个单核苷酸多态性(SNPs)和数千个基因,甚至可以进行全基因组测序,从而得出更加全面的遗传学分析结果。
此外,NGS技术可以实现快速的基因检测,并为存在疑难病例的患者提供解决办法。
通过NGS技术的应用,可以将传统的遗传分析从单一遗传突变研究扩展到多基因或全基因组突变研究,从而更好地诊断和治疗常见的遗传性疾病,例如先天性免疫缺陷病、遗传性失聪、先天性心脏病等疾病。
NGS技术在癌症分子生物学和基因组医学中的应用NGS技术可以大大拓展癌症分子生物学和基因组医学的研究范围。
NGS技术可以检测癌症基因组中的突变,包括癌症基因、肿瘤抑制基因和其他机制相关的基因突变。
这对于研究癌症分子生物学和基因组医学是非常重要的。
此外,NGS技术可以用于建立癌症基因组数据库,实现大规模的癌症基因组分析和数据处理,为新型抗癌药物的开发提供基础研究支持。
NGS技术在个体化医学诊断和治疗策略上的应用前景
![NGS技术在个体化医学诊断和治疗策略上的应用前景](https://img.taocdn.com/s3/m/e5a1109b48649b6648d7c1c708a1284ac850053e.png)
NGS技术在个体化医学诊断和治疗策略上的应用前景随着科技的不断发展和进步,医学诊断和治疗策略也在不断演进和改进。
其中,新一代测序(Next-Generation Sequencing,简称NGS)技术作为一种高通量的测序技术,为个体化医学的诊断和治疗提供了新的前景和机会。
本文将探讨NGS技术在个体化医学诊断和治疗策略上的应用前景,并探讨其在不同领域中的具体应用。
首先,NGS技术在癌症个体化医学上的应用前景非常广阔。
癌症是世界范围内引发人类死亡的主要原因之一,而个体化医学可以根据患者的个体特征和基因变异来制定个性化的治疗策略。
NGS技术通过对肿瘤样本进行全基因组或全外显子组测序,可以全面地了解患者的遗传背景和突变情况,进而帮助医生选择最合适的靶向治疗药物。
此外,NGS技术还可以用于监测肿瘤的进展和预测患者的治疗效果,为临床决策提供实时的、准确的数据支持。
因此,NGS技术在癌症个体化医学上的应用前景是非常令人期待的。
除了癌症,NGS技术在遗传疾病的个体化诊断和治疗方面也具有巨大潜力。
遗传疾病是由个体基因突变引起的疾病,通过对患者基因组的测序,可以快速而准确地识别突变位点和相关基因。
NGS技术的高通量和高效率,使得对整个基因组的测序成为可能。
这将有助于医生更好地理解疾病的遗传机制,并为患者提供个体化的治疗方案。
此外,NGS技术还可以用于筛查新生儿遗传疾病,帮助及早诊断和治疗,从而减轻患者和家庭的负担。
因此,NGS技术在遗传疾病的个体化医学中的应用前景十分广阔。
此外,NGS技术还可以在传染病的个体化诊断和治疗上发挥重要作用。
传染病是由病原体感染引起的疾病,个体化医学在传染病的防治中有着重要的作用。
NGS技术可以对病原体的基因组进行快速测序和分析,从而迅速鉴定病原体的种类和突变情况。
这有助于医生选择最合适的药物和治疗方案,并避免抗生素滥用和耐药性的发展。
此外,NGS技术还可以帮助追踪疫情的传播路径和变异情况,为公共卫生管理提供及时有效的决策支持。
NGS技术在医学基因组学中的应用
![NGS技术在医学基因组学中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/3fa9582fa200a6c30c22590102020740be1ecda5.png)
NGS技术在医学基因组学中的应用NGS技术,即“下一代测序”技术,是一种高通量、高灵敏度的基因测序技术。
它的出现,极大地推动了医学基因组学的发展,使得我们能更加准确、快速、全面地了解人类基因组,从而为人类健康提供更精准的医疗服务。
NGS技术的应用范围极其广泛,目前已经在基础医学研究、临床诊断、个体化药物治疗等领域中得到了广泛的应用。
下面,我们来详细了解一下NGS技术在医学基因组学中的应用。
一、基础医学研究基础医学研究是医学领域最重要的基础之一,与人类基因组的研究更是密不可分。
NGS技术的高通量和高灵敏度能够帮助我们更好地解析人类基因组,从而更全面地了解基因在人类健康和疾病中的作用。
例如,NGS技术可以用来研究癌症发生的机制、基因突变的分布及其影响、药物的耐受性等。
通过对大量基因数据的分析比对,我们可以深入地了解癌症基因的变化规律,这对于癌症的早期预防、早期诊断及个体化治疗都有着重要的意义。
此外,NGS技术也可以用来研究复杂遗传性疾病。
相比于传统的基因测序方法,NGS技术拥有更高的精度和更广的覆盖范围,能够更好地解析疾病基因中的复杂变异现象,从而为基础医学研究提供更完整的数据支持。
二、临床诊断临床诊断是医疗领域最为核心的任务之一。
NGS技术的高通量和高灵敏度,为临床诊断提供了强有力的支撑。
例如,NGS技术可以用来帮助医生诊断罕见遗传性疾病。
传统的遗传性疾病诊断方法需要进行大量人力、物力的工作,而且往往只能得出推测性的结论。
而NGS技术则能够大大缩短诊断时间,并为医生提供更为准确的诊断结果,这对于罕见疾病的治疗、预防具有极大的意义。
此外,NGS技术还可以用来进行肿瘤诊断。
通过对肿瘤组织中的基因进行测序比对,可以确定肿瘤的具体类型、病程和治疗策略,从而为肿瘤患者提供个体化的治疗方案。
三、个体化药物治疗个体化药物治疗是近年来医学领域中的一个热门课题。
NGS技术的高通量和高灵敏度,能够帮助医生更好地确定每一位患者的药物反应类型,为个体化治疗提供必要的数据支撑。
高通量测序技术在基因诊断中的应用
![高通量测序技术在基因诊断中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/f772709f760bf78a6529647d27284b73f24236eb.png)
高通量测序技术在基因诊断中的应用概述高通量测序技术(Next-Generation Sequencing, NGS)是一种革命性的基因测序方法,其快速、准确和经济高效的特点使得它在基因诊断领域得到广泛应用。
本文将重点介绍NGS在基因诊断中的应用,并讨论其优势和限制。
一、单基因遗传病的诊断单基因遗传病是由一个或多个突变基因引起的遗传性疾病,常见的包括囊肿纤维化、血友病和先天性心脏病等。
NGS可以同时检测多个目标区域,通过对全部编码区域进行全外显子组测序(exome sequencing),可以快速发现致病突变。
与传统Sanger测序相比,NGS具有更高的灵敏度和特异性,能够快速鉴定单核苷酸多态性和小片段插入/缺失,并且能够检测到新突变。
二、癌症诊断和治疗癌症是复杂遗传变异导致的一类严重疾病,传统的癌症诊断和治疗方法常常面临着局限性。
NGS技术通过检测肿瘤样本中的潜在致病突变,可以为个体化的癌症诊断和治疗提供有力支持。
通过对肿瘤基因组、转录组和表观遗传学的综合分析,可以揭示癌症发生发展的关键机制,并为精准医学提供更多可能。
三、感染性疾病诊断感染性疾病是由微生物或其毒素引起的一类严重健康问题,如细菌感染、寄生虫感染和真菌感染等。
传统的方法往往依赖于培养和特异性PCR检测,存在一定的局限性。
而NGS技术能够通过直接从样本中提取DNA或RNA进行全面测序,快速准确地鉴定致病微生物并确定基因型。
四、药物反应个体差异分析药物反应个体差异是导致药物有效性和不良反应产生的主要原因之一。
NGS在此方面存在广泛应用价值。
通过对该种群多样性进行测序,可以揭示与药物反应相关的遗传变异,从而确定药物剂量和疗效评估等方面的个体化策略。
五、全基因组关联分析全基因组关联分析(WGS)是系统研究遗传与表型之间关系的一种方法。
NGS技术在此方面具有极大优势,可以快速高效地测序数千个样本,并鉴定与特定表型相关的多态性位点。
NGS基于大规模测序以及计算生物学方法,使得我们对多个疾病的发病机理有了更深入的认识。
NGS类产品的临床应用方向
![NGS类产品的临床应用方向](https://img.taocdn.com/s3/m/9ee40969bceb19e8b9f6ba24.png)
NGS类产品的临床应用方向众所周知,二代测序技术应用于临床,作为医疗器械使用的情况,已经不是什么新鲜事了,不管是对于投资人,对于临床使用单位,或者是对于IVD生产企业,其热度却没有减少。
自从第一批NGS产品于2018获批以来,截止今日,大量的NGS类产品如雨后春笋般的速度获批,同时,也有越来越多的企业投身到这一热土中,做进一步的开发和应用转化,笔者整理了近两年来获批的NGS类相关产品的情况,带大家一起感受下新技术的落地。
NIPT首先,NGS做为有证医疗器械应用于临床,最早应用的场景是产前无创筛查方向。
这一方向用于检测孕周12周以上的高危孕妇外周血血浆中的游离DNA,通过分析样本中胎儿游离DNA的21号、18号及13号染色体数量的差异,对胎儿染色体非整倍体疾病21-三体综合征、18-三体综合征和13-三体综合征进行产前辅助判断。
最早开始这一方面研究应用的如华大基因,达安基因、贝瑞和康,目前都已经成为NIPT业务的巨头,由于市场份额的巨大,而后又有多家新兴公司加入申报行列,并已经获得注册证书,如杭州杰毅麦特、成都凡迪。
NITP类产品至今已有超过15张证书获批,产品包含了从上游测序设备,到检测试剂盒、试剂盒配套使用软件,整条检测流程均已经覆盖了医疗器械注册证书,应用平台也包含了测序仪巨头illumina以及华大平台,各方面信息均显示,NGS之于NIPT的应用,是目前为止临床应用最为成熟的方向。
肿瘤用药紧接着NIPT方向的应用,蜂拥而至的是肿瘤的精准用药方向,这一方向代表性的企业如广州燃石、南京世和、厦门艾德、天津诺禾致源,以上4家均为2018年下半年第一梯队获得肿瘤指导用药小panel检测试剂盒证书的厂家。
而现在仅仅过去1年多,小panel的产品证书,已经从原来的5张检测试剂盒证书,扩张到了现在的超过10张的注册证书,新增加了如华大基因,苏州吉因加,厦门飞朔,泛生子的多款产品,产品类型覆盖了检测试剂盒及其配套使用的软件。
高通量测序技术的临床应用及质量管理
![高通量测序技术的临床应用及质量管理](https://img.taocdn.com/s3/m/42310ce80408763231126edb6f1aff00bed570fd.png)
高通量测序技术的临床应用及质量管理高通量测序技术,又称下一代测序技术(next generation sequencing,NGS),能够一次对大量核酸分子进行平行序列测定。
随着测序技术的发展及成本的降低,在临床遗传性疾病基因诊断、肿瘤的诊断、靶向治疗、液体活检、感染性疾病病原体筛查等方面得到了广泛应用。
由于NGS 检测步骤繁琐、流程复杂,对结果分析解读要求高,检测具有一定特殊性,在临床应用中伴随出现了许多问题,对其质量管理提出了新的挑战。
一、高通量测序技术在临床上的应用1.NGS在遗传病诊断中的应用:NGS技术的发展逐渐改变了遗传疾病诊断的方式。
根据不同文库构建方式,可分为全基因组(whole-genome sequencing,WGS)、全外显子(whole-exome sequencing,WES)、医学外显子、靶向基因测序等。
传统遗传病的研究方法是从临床表型到基因型分析,即所谓的“正向遗传学”研究方法。
随着NGS技术的发展,形成了以遗传信息为基础确定表型的“反向表型”研究方式,使临床医生能够根据个体的遗传变异准确预测疾病及相关临床表现。
当同种疾病不同患者的表型因人而异时,以基因型为基础的方法能够在疾病表征完全展现前对患者进行诊断,凸显了NGS技术在遗传性罕见疾病临床诊断中的优势[1]。
常用的研究方法包括:(1)使用WES或WGS分析具有相同临床特征的一组患者,筛选出不同患者中的相同变异;(2)先证者与父母或其他家庭成员同时进行WES或WGS 分析,并根据疾病遗传模式(常染色体显性、隐性、X连锁或新发变异)筛选出致病变异。
2.NGS在肿瘤诊断、靶向治疗以及预后监测中的应用:随着精准医学和测序技术的发展,NGS在肿瘤的早期筛查、诊断治疗、预后评估方面显示出独特优势。
NGS可用于识别癌症中常见的基因变异,包括单核苷酸变异(single nucleotide variation,SNV)、小片段插入缺失、拷贝数变异(copy number variation,CNV)以及某些恶性肿瘤中的融合基因[2, 3]。
NGS检测在肺部感染应用是啥
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NGS检测在肺部感染应用是啥
NGS检测又称“高通量测序技术”,在肺部感染时可以更加快速、准确、全面的找到致病菌。
NGS检测通过对样本基因片段的识别并与数据库进行对比,可以更加快速、准确的找到可能的致病菌,为后续抗感染治疗提供依据。
该技术对特殊病原菌的识别程度较高,且通过一次检测可以得到多种致病菌,可以弥补传统培养方法具有局限性的缺点。
同时,相较于传统培养方法,该技术能够更快得到结果,对于重症肺部感染患者具有一定意义。
由于该技术存在价格相对较贵、找到致病菌后不能进行药敏试验、对样本要求更高、检测机构数量有限等局限性,因此不适合所有人。
在肺部感染时是是否采用这项检测技术应根据患者的实际情况而定。
更新时间:2022-10-28
重要提示:本内容不能作为治疗依据,如有不适请到医院进行科学治疗。
高通量测序(NGS)抗体制备原理以及在临床诊断中的应用
![高通量测序(NGS)抗体制备原理以及在临床诊断中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/12511c1603020740be1e650e52ea551810a6c9db.png)
高通量测序(NGS)抗体制备原理以及在临床诊断中的应用自从1796年,EdwardJenner发现了第一个疫苗后,疫苗已经成为世界上最重要的公共健康干预方法之一,疫苗的使用有效的降低感染性疾病的风险,每年阻止了数百万人的死亡。
大多数得到许可的疫苗都是通过促进B细胞来产生抗体保护机体免受感染性疾病的侵害,但是获得一个拥有较好的免疫效应的天然抗体是很难的。
近几年出现的高通量测序技术可以对抗体库进行高质量的特性分析,同时也可以分析疫苗免疫前后机体的抗体库的变化。
这种利用高通量测序分析抗体库的方法也提高了利用特异性抗体序列来评估疫苗免疫效应的概率。
抗体库以及高通量测序B淋巴细胞在特定抗原的刺激下,能够分化、增殖形成具有针对这种抗原分泌特异性抗体的能力。
人体里分布的拥有不同的重链重排的B 细胞的数量大概至少为106个,尽管理论推断每个成年人至少应该有1011个B细胞来产生抗体。
最初机体的抗体多样性是由在B细胞的成熟过程中多个V(可变区片段)基因和D(高变区)基因以及连接基因(J)片段的体细胞重组形成有功能的VL以及VH,并且通过在连接处减少或者增加P和N 核苷酸来增加抗体多样性。
随后在一个新抗原入侵时,机体会对抗原发生反应,在这期间通过几轮的的体细胞高突变进一步增加了VH/VL 的多样性,最终选择在胚系基因中心提高抗原结合能力的B细胞。
不同抗体又拥有不同的抗原表位,这种抗体抗原表位的多样性是识别潜在的病原的重要因素。
所有的体内循环的抗体的总数被称为抗体库。
每个个体的抗体库可能由很多不同的因素决定,包括他们的基因型和染色体结构、个人年龄差别以及抗原接触历史等。
对抗体库的研究将会为临床疾病诊断、愈后追踪和治疗方法的选择提供便利的条件。
但是抗体库多样性的数量是惊人的,如果考虑到工作量和花费问题,利用传统的测序方法去分析这样大量的抗体库多样性是不切实际的。
近几年出现的NGS测序技术,又称二代测序技术,能一次并行对几百万条DNA分子进行序列分析,通过NGS测序平台得到的大量测序数据非常适合用于像抗体库这样多样化基因片段的复杂集合的全面分析。
NGS测序技术在感染性疾病中的应用 - 副本
![NGS测序技术在感染性疾病中的应用 - 副本](https://img.taocdn.com/s3/m/93b6196d82c4bb4cf7ec4afe04a1b0717fd5b326.png)
五、NGS的标本采集要求
《宏基因组高通量测序技术应用于感染性疾病病原检测中国专家共识》
六、NGS的结果解读
一、NGS常见术语
王辉, 等. 宏基因组高通量测序技术应用于感染性疾病病原检测中国专家共识. 中华检验医学杂志, 2021, 44(2): 107-120.)
tNGS:病原体靶向测序,针对临床样本中的几十种至 几百种已知病原微生物及其毒力和/或耐药基因设计特 异性引物;采用超多重PCR库体系,对目标序列进行 靶向扩增;最后采用NGS技术,进行靶向高通量测序, 实现病原广谱精准检测。
二、NGS的优势
二、NGS的优势
传统检测VS二代测序
多重PCR 广谱诊断推荐
序列多≠致病
序列少≠不致病
六、NGS的结果解读
二、检测微生物的分级
可对照《下呼吸道感染宏 基因组二代测序报告临床 解读路径专家共识》对检 测微生物分级做出判断
六、NGS的结果解读
三、解读流程
中华医学会 《下呼吸道感染宏基因组二代测序报告临床解读路径专家共识》
总结
1.NGS作为一种直接检测方法,在疑难杂症、危重症、免疫缺陷等特殊人 群中具有成为病原体诊断准一线检测手段的潜力,是一种非常有效的广 谱病原体筛查方法。
六、NGS的结果解读
二、检测微生物的分级
检测微生 物
检出核酸≠致病
致病性微 生物
条件致病 微生物
定植微生 物
致病性微生物在肺内定植可能性低, 阳性结果多考虑为导致感染的病原。
条件致病微生物需结合患者的宿主因素 等结果综合分析,进一步判断是否致病。
定植微生物引起感染的可能性低,多不 考虑致病,但吸入性肺炎等混合性感染 时,口腔定植微生物也可能致病
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高通量测序在临床分子诊断中的应用与展望对于单基因遗传病,以往临床实验室主要借助于Sanger测序、等位基因特异性聚合酶链反应(allele-specificpolymerasechainreaction,AS-PCR)、荧光原位杂交、DNA印记杂交等技术进行检验。
NGS技术针对癌症、心血管疾病、肾病、糖尿病等复杂性疾病的遗传学筛查与诊断提供了便捷的途径。
另外,NGS技术在病原微生物的快速鉴定、药物的靶向治疗以及产前筛查等多个领域具有潜在的应用优势。
1测序技术的发展及性能比较2006年,Illumina公司推出了Solexa测序平台。
目前,该公司已经推出了多种型号的测序平台,如MiSeq、HiSeq、NextSeq等系列,其中MiSeq系列适合于小型基因组测序,HiSeq系列适用于大型基因组测序。
2007年,美国应用生物系统公司推出SOLiD测序平台。
该平台采用五轮测序法以4色荧光标记寡核苷酸的连接合成为基础,测序准确性得以提高。
2010年,美国生命科学公司和太平洋生物科学公司分别发布了半导体测序平台和第3代单分子实时(singlemoleculerealtime,SMRT)DNA测序平台。
这2种测序技术与以往的基于光学信号的检测技术不同,半导体测序平台通过半导体芯片直接感应在序列合成过程中磷酸二酯键3'OH基团释放的质子;第3代测序仪通过纳米孔技术记录单个聚合酶在不受干扰情况下连续合成,其中PacBioRSII每次运行能够产生60000×16条序列,每条序列的平均长度达8500bp。
一般来说,以上每种测序仪在序列读段长度、准确性、测序通量、价格等多个方面存在一定的差异。
焦磷酸测序平台测序读段较长,测序通量较低,成本相对较高;Illumina系列平台产生的读段相对较短,测序费用相对较低,应用比较广泛;SOLiD测序平台在通量和准确性方面相对以上2种类型的测序平台有明显改善,但是测序长度更短;半导体测序平台以及SMRT测序平台相比其他测序平台运行时间较短,另外单分子测序平台减少了测序前的扩增准备工作,测序读段较长,但是测序成本和错误率都相对较高[8-10]。
一些常用的测序仪的测序原理和性能见表1。
表1部分常用NGS平台的测序原理和性能概述与第1代测序技术相比,NGS技术具有以下几方面的优势:(1)通量高。
以HiSeqXTen为例,每年完成人类全基因组测序的量可达到18000个左右;(2)速度快。
特别是半导体测序仪,每次运行所需时间仅数小时;(3)测序成本低。
应用IonTorrent检测平台对数十个基因的测序成本与应用Sanger技术对单个基因的测序成本大致相当;(4)敏感性高。
特别是对于取样不均一的样本,NGS能稳定检测>1%的突变信息,对于检测异质性相对较高的肿瘤样本特别重要;(5)所需样本量少。
对DNA样本的要求仅为ng数量级。
总之,NGS技术能够一次性对多个靶基因进行准确检测,具有所需样本量小、敏感性高、检测成本低、耗时短等优点。
2NGS技术在临床诊断中的应用在NGS技术快速发展的同时也加速了该技术在临床分子诊断中的广泛应用。
根据检测目的不同,NGS技术在临床中的应用主要分为以下2种策略:(1)针对已知病因的疾病设计合适的芯片,直接对多个已知的致病基因进行靶向基因组测序;(2)针对未知病因的疾病对外显子组或全基因组进行测序。
在临床应用中以上2种测序方式各有优缺点。
靶向基因组测序的优点在于具有较高的测序深度、较低的检测成本,同时减轻了临床医生对高通量数据分析的压力,具有较好的应用前景,特别适合于复杂性疾病的临床分子诊断。
缺点是当临床患者实际需要检测的基因数<芯片中包含的基因数量时,会导致资源浪费和检测成本升高。
另外,当需要将新的基因添加到芯片中时,需要重新设计芯片并再次通过临床质量验证。
而外显子组或全基因组测序技术的优点在于能够发现新的致病基因,但是测序成本相对较高。
对于检测到的一些突变信息,有时还需要对患者进行跟踪随访,根据随访信息再确定突变位点是否具有临床应用价值。
目前,靶向基因组测序在临床诊断中最广泛的应用是针对癌症亚型的临床诊断与治疗。
如针对遗传性癌症的风险评估,利亚德基因公司针对25个癌基因中的突变位点开发了“MyRiskpanel”芯片,专门针对乳腺癌、大肠癌、卵巢癌、子宫内膜癌、胰腺癌、前列腺癌、胃癌及黑色素瘤等8种癌型并结合家系信息进行遗传风险评估和健康管理。
针对美国食品与药品监督管理局(U.S.FoodandDrugAdministration,FDA)批准的临床药物,llumina公司针对26个基因的突变位点开发了“TruSightTumorpanel”芯片,根据实际检测结果针对肺癌、结肠癌、胃癌、宫颈癌进行靶向治疗[12]。
另外还有“AmpliSeqCancerPanelV1”芯片、“TruseqAmpliconcancerpanel”芯片[14]等。
除此之外,NGS还广泛应用于肾病、糖尿病、心血管疾病等其他复杂疾病的临床诊断中。
而外显子组和全基因组测序在临床上广泛应用于筛查潜在致病基因、病原微生物的快速鉴定、产前筛查等方面。
因此,测序成本已不再是影响全基因组测序应用于临床的主要障碍,重点在于如何对得到的遗传信息进行有效地解读和实际应用。
尽管以上2种测序方式在临床上具有广泛的应用前景,但是在测序过程中产生的错误依然不容忽视。
产生错误的原因有文库的制备、人工操作、测序数据质量控制、测序平台存在的偏好性等。
因此,严格的数据分析方法和验证方法对避免产生错误的结果至关重要。
在当前的临床分子诊断中,针对单个位点的遗传学变异,Sanger测序仍然被认为是分子诊断的金标准。
美国医学遗传学会也建议NGS技术与Sanger测序技术二者相结合共同服务于临床遗传学诊断。
3NGS检测序列变异的数据分析流程对DNA或RNA的NGS流程主要分为测序前文库制备→样本上机→测序后数据分析3个步骤。
对于测序前的准备工作,靶向基因组测序或全外显子测序还需要对特定的基因序列进行纯化富集。
富集方法按照原理的不同分为基于寡核苷酸杂交的富集方法和基于多重PCR的富集方法。
方法的选择由多种因素决定,包括测序平台的通量、样本类型(新鲜组织、冰冻组织、石蜡包埋组织)及质量等。
石蜡包埋的组织样本包含的DNA质量相对较低,因此选择多重PCR的富集方法比较合适。
而血液样本、骨髓样本以及新鲜的组织样本包含的DNA质量相对较高,应用2种富集方法都能得到很好的效果。
对于全外显子组测序,由于涉及到的基因的数量太多,只能应用基于寡核苷酸杂交的富集方法。
测序工作完成后,如何对得到的高通量数据进行有效分析是临床实验室的又一个工作重点。
一般来讲,NGS的数据分析流程主要分为以下几个步骤。
3.1碱基识别测序过程经碱基识别将信号转化成FASTA或FASTQ等格式的原始序列数据,随后应用FastQC 软件检测数据质量,并去除接头序列和低质量序列,一般认为质量分值<Q20的序列为低质量序列,>Q30的为高质量序列。
对于多个样本混合的情况,还需要应用FastqMultx或Fastx-toolkit对读段序列进行重新分类。
3.2序列比对选择合适的序列比对工具,如BWA、Bowtie、SOAP2等将得到的序列信息比对到相应的基因组参考序列上,按照SAM格式(序列比对/定位)输出比对结果。
这种格式可以被多种变异检测工具处理,提供的信息包括序列读段、序列质量、在参考基因组上的位置、序列读段与参考序列之间的差异。
3.3识别序列变异应用GATK等软件识别序列变异,包括单核苷酸变异和插入缺失。
运行过程包括序列的局部比对→量分值的重新校准→别变异→列变异过滤等过程。
3.4变异注释通过ANNOVAR或VEP等注释工具对检测到的变异进行数据库注释,注释信息包括变异类型、区域信息、在不同群体中的发生频率以及与已知疾病的确切关系等。
临床实验室需要结合检测目的选择适当的注释数据库。
常用的注释数据库信息见表2。
根据美国医学学会的标准[42],实验室需要结合序列是否在OMIM/HGMD中有注释、变异频率、变异类型、既往报道等信息将变异主要分成以下4类:(1)已报道的致病位点;(2)新发现并预测为致病的变异位点;(3)新发现但致病性不明确的变异位点;(4)报道与临床表型相关而致病性不明确的变异位点。
最后还需要结合疾病的遗传模式以及患者的实际临床表现进行综合判断。
表2常用基因组注释数据库信息目前,NGS的数据分析方法已向着便捷化、智能化的方向发现。
一些测序公司针对测序数据预处理及变异检测已形成较为成熟的生物信息分析流程和软件包,如美国生命科学公司的IonTorrentPGM平台随机携带的分析软件包TorrentSuite和变异识别插件TorrentVariantCaller。
另外,一些互联网服务公司还形成了云服务等便捷的数据分析方式。
这些分析软件和互联网技术的快速发展也将进一步加速NGS技术在临床的广泛应用。
4问题与展望NGS技术的不断发展正在推动当前的医疗模式向新的精准医学模式迈进。
究其主要原因在于NGS技术的发展深化了人们对遗传性疾病分子特征的认识,同时加速了该技术在临床分子诊断中的应用。
目前,尽管NGS技术的临床应用具有广泛的应用前景,但尚处于起步阶段,国内测序技术的临床应用标准尚不完善,需要加速建立更加完善的行业标准。
对临床科室而言,随着越来越多的潜在遗传学标志物的出现,有待临床医生提出新的个体化治疗方案,使更多的患者从精准医学中获益。
另外,越来越多的NGS数据的出现,对临床实验室也提出了新的要求:临床实验室在能有效处理和分析高通量数据的同时,还应该能对获得的高通量数据进行有效的存储,方便将来再次结合临床数据进行整合分析,从中挖掘更有效的信息以适用于临床诊断。
总之,随着NGS技术的持续发展和对高通量数据处理能力的不断提高,必将为临床遗传性疾病的诊断与治疗带来变革。