NGS在临床中的应用

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NGS基因组测序技术在个性化医学中的应用前景

NGS基因组测序技术在个性化医学中的应用前景

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

NGS在临床中的应用

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?

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

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

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

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

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

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。

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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。

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