细菌全基因组测序在临床鉴定检测的应用_rev
细菌全基因组测序在临床鉴定检测的应用_rev
结论一
（WGS）简介
全基因测序的技术用于细菌全基因组的测序已经非常成熟。
12
目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
13
细菌WGS的应用
病原诊断及鉴定 结核分支杆菌/非结核分支杆菌 其他临床细菌学检查 流病及疫情监控 MRSA Salmonela spp.；EHEC,ETEC,et.,al; 商品（食品）检验 污染菌溯源 基础科学研究
27
病原鉴定及检测
WGS具体应用
[1].Köser C U, Bryant J M, Becq J, et al. Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis.[J]. N Engl J Med, 2013, 369(3):: 10.1056/NEJMc1215305. 28
非培养依赖的细菌WGS
WGS具体应用
Hasman H. Rapid whole-genome sequencing for detection and characterization of microorganisms directly from clinical samples.[J]. Journal of Clinical Microbiology, 2014, 5核、人型/牛型 药敏：INH/EMB/rifampicin等等 分型：spoligotype 毒力：proC、mce1等等
[1].Köser C U, Bryant J M, Becq J, et al. Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis.[J]. N Engl J Med, 2013, 369(3):: 10.1056/NElaudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
全基因组测序技术在疾病诊断中的应用
全基因组测序技术在疾病诊断中的应用近年来，全基因组测序技术在疾病诊断中的应用逐渐得到了广泛的关注和重视。
全基因组测序技术指的是对一个体细胞的全部DNA序列进行测序，这种技术可以全面地分析一个人的基因组，了解其所有基因的作用，从而更好地诊断和治疗疾病。
一、全基因组测序技术的原理全基因组测序技术的实现需要借助高通量测序技术，通过将DNA样本分离成小片段进行测序，最终将这些片段拼接起来，得到原始DNA序列。
这一过程需要大量的计算资源，因为DNA序列的长度非常庞大，一个人的基因组包含的信息量相当于数十亿个字节，需要通过高性能计算机进行处理和存储。
二、1. 遗传性疾病的诊断遗传性疾病是指由基因突变引起的疾病，这类疾病在患病率和死亡率方面都有着严重的影响。
利用全基因组测序技术可以帮助医生和研究人员更好地了解不同人群中遗传因素的变化和基因突变的模式。
通过研究遗传性疾病和密切相关的基因变异，科学家可以更好地理解疾病的发生机制，提供有效的药物治疗方法。
2. 癌症的诊断和治疗癌症是一种普遍存在的疾病，全基因组测序技术可以用来分析癌症细胞中的DNA序列变异，寻找与癌症相关的基因和突变。
通过全基因组测序技术可以提供更准确的癌症诊断结果和更有效的治疗方法。
例如，在肺癌治疗方面，全基因组测序技术可以帮助医生更好地了解病人的基因突变情况，从而制定更贴近病人个体化治疗的方案。
3. 复杂疾病的研究全基因组测序技术可以帮助研究人员更好地了解复杂疾病的发生机制。
例如，研究人员可以通过全基因组测序技术分析大样本数据，研究与多个基因相关的复杂疾病的遗传基础，进一步了解疾病的发病机制和风险因素，为疾病的预防和治疗提供了更有效的手段。
三、未来的展望随着全基因组测序技术的不断发展和完善，其应用范围将会越来越广泛。
未来，全基因组测序技术可以应用于遗传咨询、药物开发、监测疾病进展等方面，为人类健康保驾护航。
总之，全基因组测序技术在疾病诊断和治疗上的应用已经成为了重要的研究方向，在未来的医学和健康领域中将会越来越广泛地应用。
全基因组测序技术在医学中的应用
全基因组测序技术在医学中的应用近年来，随着生物技术的发展，全基因组测序技术越来越受到人们的重视。
全基因组测序技术是指对一个生物的全基因组进行快速、准确和高通量的测序，使得研究人员可以了解到该生物的基因组序列和结构，从而对基因的功能、调控和表达进行深入研究。
医学领域作为一个应用最广泛的领域，全基因组测序技术在这里也表现出了良好的应用前景。
一、全基因组测序技术在疾病诊断中的应用全基因组测序技术在疾病诊断方面的应用尤为突出。
相比传统的基因酶法，全基因组测序技术具有更高的测序精度、更广阔的分析范围和更低的假阳性率。
因此，全基因组测序技术可以帮助医生确定各种疾病的病因，从而提高诊断的准确性。
例如，全基因组测序技术可以用于分析乳腺癌和肺癌等恶性肿瘤疾病的基因突变。
在早期的疾病诊断中，确定癌症的病因是十分重要的。
全基因组测序技术可以为医生提供更为精确的基因测序数据，帮助医生准确定位病变部位，并发现患者机体内存在的其他可以影响疾病进程的基因。
这样，就可以为疾病的治疗和规划进程提供指导。
二、基因组学医学的精准治疗随着疾病的治疗策略变得越来越精准化，基因测序技术的应用也取得了一定的进展。
全基因组测序技术可以帮助医生确定患者基因的变异情况，从而在私人订制的基础上，为疾病治疗提供更为准确和有效的指导。
例如，经典的药物敏感性测试技术就是基于基因突变的特定基因序列信息来确定药物治疗患者的对症效果。
通过全基因组测序技术，不仅可以确定基因突变的位置和变异的类型，还可以针对基因组数据进行综合分析，预测患者对某种药物的敏感性和副作用情况。
这种精准医学的治疗方式，可以在疾病治疗中取得更好的效果。
三、全基因组测序技术在预防医学领域中的应用全基因组测序技术不仅在疾病的诊断和治疗中有重要应用，还可以在预防医学领域中得到广泛应用。
预防医学的主要目标是通过早期的筛查和检测，尽可能地避免不必要的疾病进展和扩散。
全基因组测序技术可以帮助医生发现隐性基因突变和多种化合物代谢物的变异，从而为早期疾病筛查提供精确可靠的数据。
全基因组测序技术在医疗诊断中的应用
全基因组测序技术在医疗诊断中的应用随着基因工程和生物技术的迅猛发展，全基因组测序技术（Whole-Genome Sequencing，WGS）在医疗诊断中的应用越来越广泛。
全基因组测序技术是对个体全基因组的DNA序列信息进行高通量测序，是确认遗传病和疑难病例的最精准的方法之一。
从遗传病的检测、预防、治疗到个性化医疗的实现，全基因组测序技术正日益被医学界所重视。
一、全基因组测序技术在遗传病检测中的应用全基因组测序技术可以对整个基因组进行测序，并且可以在短时间内得出个体的基因组序列。
这种技术的应用最为明显的领域就是遗传病的检测。
通过对个体全基因组的测序，可以快速、准确地检测出疾病相关基因及其突变，为遗传病的诊断、治疗和预防提供了重要基础。
据统计，全球约有7000多种遗传疾病，而全基因组测序技术的应用，可以在短时间内诊断出这些疾病。
另外，对于某一遗传病的异质性，全基因组测序技术可以提供更加全面的遗传信息，减少过度诊疗。
例如，对于希氏（Hirschsprung）病的诊断，由于该病突变位于一条致密的基因区域中，所以传统的基因检测方法不太有效。
而全基因组测序技术可以完整地测序该区域，从而更准确地诊断出病情。
二、全基因组测序技术在个性化医疗中的应用全基因组测序技术还可以应用于个性化医疗。
通过对个体基因组序列的测定，可以实现对个体病情进行细致、个性化的分析，为个体提供定制化的医疗治疗方案，增加治疗成功的可能性。
例如，针对细胞因子疾病中常见的TNF-α基因多态性影响因素，患者抗肿瘤因子治疗时如果能根据其基因多态性选择更加个性化和有效的药物，疗效将更好。
三、全基因组测序技术在疾病预测中的应用全基因组测序技术的应用还可以为疾病的预测提供依据，为个体及家庭进行早期干预和防控提供帮助。
全基因组测序技术可以确定个体的基因组序列，进而揭示出个体可能遇到的健康风险。
例如，对冠心病的研究表明，通过全基因组测序技术可以确定个体是否存在冠心病易感基因，从而在早期进行干预和治疗，减少疾病发生的风险。
全基因组测序技术在疾病诊断中的应用
全基因组测序技术在疾病诊断中的应用随着科技的不断进步，基因测序技术越来越成熟，全基因组测序技术作为一种最新的测序方法正在越来越多地应用于疾病诊断中。
相比于常规的基因检测方法，全基因组测序技术不仅可以检测单一基因突变，还可以全面检测全基因组的所有位点，从而发现所有可能与疾病相关的基因突变。
本文将对全基因组测序技术在疾病诊断中的应用进行详细的阐述。
一、什么是全基因组测序技术？全基因组测序技术（WG S）是一种通过测量细胞或组织中所有基因的DNA序列，来确定完整的基因组序列的技术。
这项技术可以帮助科学家们更深入地了解人类的遗传基础，从而识别出与疾病相关的突变和遗传变异。
与单一基因疾病诊断相比，全基因组测序技术可以发现更多的遗传异常和突变，从而提高疾病诊断的准确性和灵敏性。
二、全基因组测序技术在疾病诊断中的优势通过使用全基因组测序技术，科学家们可以检测出我们体内的所有基因，从而发现所有可能与疾病相关的变异。
这种技术的优点如下：1、高度准确性全基因组测序技术不仅可以检测单一基因突变，还可以全面检测全基因组的所有位点，从而发现所有可能与疾病相关的基因变异，大大提高了诊断的准确性。
2、全面性相比于常规的基因检测方法，全基因组测序技术可以全面检测全基因组的所有位点，避免了遗漏重要位点的情况，从而更加全面地了解人体基因组的情况。
3、可识别新基因新基因是指近期被发现、未被系统研究、作用和特征不清楚的基因。
全基因组测序技术可以在基因的全面检测过程中找到这些新基因，为研究新基因提供更多的信息。
三、1、罕见疾病的诊断罕见疾病是指少见或特殊的疾病，通常被称为孤立性疾病。
由于其少见性和临床表现多样性，通常很难诊断和治疗。
对于这些罕见疾病，全基因组测序技术可以更好地发现潜在的突变，更好地诊断并做出治疗决策。
2、肿瘤基因组学肿瘤基因组学是指分析肿瘤DNA序列以了解肿瘤基因组识别新的治疗方法，并帮助医生制定更具个体化的治疗方案的方法。
全基因组测序技术在微生物基因组学中的应用
全基因组测序技术在微生物基因组学中的应用随着大数据和人工智能的发展，全基因组测序技术越来越受到关注。
全基因组测序技术是指对某个群体或个体的所有基因进行测序的技术。
在微生物基因组学中，全基因组测序技术的应用越来越广泛。
本文将从以下几个方面分析全基因组测序技术在微生物基因组学中的应用。
一、微生物鉴定与分类微生物学研究早期主要依靠形态学和生理生化方法进行鉴定和分类，无法解决许多微生物无法在实验室中生长的问题，也无法满足高通量数据分析的需求。
全基因组测序技术可以对血清菌液中的病原体进行全面测序，帮助鉴定和分类微生物，也可以利用不同基因组之间的区别，辅助构建微生物分类系统。
二、微生物代谢和表达调控微生物代谢和表达调控是微生物学研究的重要组成部分。
全基因组测序技术可以帮助我们发现微生物代谢途径的变化和新的代谢途径，也可以帮助发现新的基因可能参与到微生物代谢和表达调控中。
三、微生物进化和遗传变异微生物进化和遗传变异是微生物学研究的另一个重要领域。
通过比较不同基因组之间的遗传差异，可以揭示微生物的遗传变异在进化和生态发展中的作用。
另外，全基因组测序技术还可以通过挖掘微生物基因组之间的重复序列和基因组结构变异，发现微生物进化和遗传变异的规律。
四、微生物群落结构与多样性微生物是一种复杂的群体，其多样性和群落结构是微生物学研究的重点之一。
全基因组测序技术可以研究微生物群落和自然界中的微生物多样性，包括鉴定和量化不同群落中的微生物，利用微生物群落结构进行环境污染监测和疾病预测等。
五、微生物药物和生物制剂微生物药物和生物制剂是近年来微生物学研究的热点领域。
全基因组测序技术可以帮助我们筛选出具有生物活性的化合物和药物，也可以帮助构建新的微生物基因库，促进新药物的研发。
综上所述，全基因组测序技术在微生物基因组学中的应用具有广泛的应用前景，在促进微生物学研究方面发挥着重要作用。
这种革命性的技术正在变革着微生物学的研究方式。
全基因组测序从头测序（denovosequencing）重测序（re
全基因组测序从头测序（denovosequencing）重测序（re展开全文全基因组测序全基因组测序分为从头测序(de novo sequencing)和重测序(re-sequencing)。
从头测序(de novo)不需要任何参考基因组信息即可对某个物种的基因组进行测序，利用生物信息学分析方法进行拼接、组装，获得该物种的基因组序列图谱，从而推进该物种的后续研究。
基因组重测序是对有参考基因组物种的不同个体进行的基因组测序，并在此基础上对个体或群体进行差异性分析。
基因组重测序主要用于辅助研究者发现单核苷酸多态性位点(SNPs)、拷贝数变异(CNV)、插入/缺失(Indel)等变异类型，以较低的价格将单个参考基因组信息扩增为生物群体的遗传特征。
全基因组重测序在人类疾病和动植物育种研究中广泛应用。
技术路线生物信息分析案例解析1.比较基因组分析采用progressiveMauve软件比对9株大肠杆菌O104:H4分离株的染色体序列，展示可移动遗传元件和基因组可变区域信息，利用核心SNP位点信息构建最大似然进化树揭示菌株间的亲缘关系。
2.重复序列分析采用从头预测和基于数据库比对的两种方法对纳塔尔大白蚁和湿木白蚁的基因组序列进行转座子(TEs)分析，利用RepeatModeler软件对两种方法的结果进行整合分析并构建转座子序列数据库，使用RepeatClassifier软件对转座子进行分类，计算两种白蚁基因组中转座子的序列变异速率，揭示基因组扩张的可能机制。
3.代谢通路重建根据限制性脱氯细菌(PER-K23)基因组注释信息，预测类咕啉的生物合成包含4种代谢途径。
4.基因进化分析利用117个单拷贝编码蛋白的基因序列构建Mollicutes、Haloplasma和Firmicutes菌株的最大似然物种进化树，揭示不同菌株基因组中mreB和fib基因的获得与丢失。
测序策略及数据量测序策略：PE125或PE150建议数据量：根据基因组大小进行30×或50×的测序。
全人基因组测序技术在临床医学中的应用
全人基因组测序技术在临床医学中的应用全人基因组测序技术，在过去十多年的时间里得到了迅速的发展。
该技术在许多领域了取得了巨大的进展，已成为一种重要的生物技术应用之一。
全人基因组测序技术，通过对人类的全基因组进行测序，可以为人们提供大量的生物学信息，是有很高的应用价值的。
在临床医学中，全人基因组测序技术可以为我们提供更为全面和精准的医学信息，为我们提供更好的诊疗方案，并为人类疾病的研究作出重要的贡献。
一、全人基因组测序技术的主要技术原理全人基因组测序技术，主要从以下几个方面进行：1.采集样本：全人基因组测序技术，需要从个体的血液、唾液或者其他的组织中提取DNA，一般使用商业化的DNA提取试剂箱或者自制的外场化学物品。
2.建立文库：将采集到的DNA进行文库建立，主要通过PCR、酶切等方法进行扩增、裂解、大小选择等步骤。
3.高通量测序：高通量测序，是全人基因组测序中最关键、最昂贵的步骤。
高通量测序主要有下面几个阶段：芯片前处理、文库制备、芯片运行、数据分析等步骤。
二、全人基因组测序技术在临床医学中的应用1.遗传性疾病的诊断：全人基因组测序技术可以通过测序分析，提供一种全面、精准的诊断方法，从而帮助医生更好地预测、预防或治疗一系列遗传性疾病，如囊性纤维化、血友病、腔隙性红斑、血小板无力症等。
2.肿瘤基因组学：全人基因组测序技术可以帮助医生针对不同的肿瘤类型，更好地分析患者的基因组信息，从而获得更加精准的肿瘤筛查方法。
而使用全基因组测序技术，可以探究在肿瘤基因组上的多个变异点的同时进行分析，以发现更具潜力的靶点，提高疗效。
3.个体化药物治疗：全人基因组测序技术可以根据患者的基因型信息，预测药物副作用和疗效，并为医生提供更好的个体化治疗方案，提高治疗效果。
例如，依托泊二酸是一种常用药物，但是不同基因型的患者对该药物作用不同，全基因组测序技术可以通过定量分析，为患者提供个性化的治疗方案，提高药物疗效。
4.新生儿筛查：使用全人基因组测序技术可以对新生儿进行基因组分析，从而获得早期预警，及时发现诊断出新生儿的疾病，包括遗传疾病及心血管病等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7
8
细菌基因组测序
Kwong J C, Mccallum N, Sintchenko V, et al. Whole genome sequencing in clinical and public health microbiology.[J]. Pathology, 2015, 47(Issue).
4
细菌基因组测序20年(1995-2015)
WGS简介
Miriam Land ,Loren Hauser , Se-Ran Jun, et al.Insights from 20 years of bacterial genome sequencing.Funct Integr Genomics (2015) 15:141–161
WGS用于结核分枝杆菌的鉴定检测
WGS具体应用
传统方法检测鉴定结核分枝杆菌的特点： 非常慢。 已有的一些快速检测系统/快速检测试剂盒的特点： 非常快，片面检测或牺牲了很多准确性，假阳性、假阴性普遍存在。 WGS在保证绝对准确性的前提下尽量快 临床样本 快速培养（三天）[1] 测序（2.5天） 核酸抽提（0.5天） 数据分析（1小时）
6
The schematic shows the main high-throughput sequencing platforms available to microbiologists today
Loman, Nicholas J., et al. "High-throughput bacterial genome sequencing: an embarrassment of choice, a world of opportunity." Nature Reviews Microbiology 10.9 (2012): 599-606.
MRSA药敏试验及WGS检测
WGS具体应用
Köser, Claudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
全基因组测序的方法 用于临床细菌鉴定检测
2015年5月28日
QQ群：3022557
1
目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
2
目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
3
25
细菌WGS——药敏
WGS具体应用
26
结论三
使用PFGE作为分型工具的PlusNet面临WGS的挑战，美国CDC的下一代病原监测 网将使用全基因组测序或部分基因组测序的方法学，新的技术将提升食源性 细菌的鉴定和分型溯源能力。 美国FDA已经初步建成了使用WGS技术用于主要食源性病原菌的监测网络，初 步的数据展示了WGS技术用于细菌病原监测的强大能力。
[1].Richter M, Rosselló-Móra R. Shifting the Genomic Gold Standard for the Prokaryotic Species Definition[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, 106(核、人型/牛型 药敏：INH/EMB/rifampicin等等 分型：spoligotype 毒力：proC、mce1等等
[1].Köser C U, Bryant J M, Becq J, et al. Whole-genome sequencing for rapid susceptibility testing of M. tuberculosis.[J]. N Engl J Med, 2013, 369(3):: 10.1056/NEJMc1215305. 29
（WGS）应用
14
院感监控、溯源
病原分子分型，细菌耐药，毒力因子检测（公共卫生机构） 医院感染控制（医院）
WGS具体应用
Köser, Claudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275. 15
第一个完整测序的细菌基因组
• First bacterial genome was completely sequenced :
A circular representation of the H. influenzae Rd chromosome
然而，20年过去了……
Fleischmann, Robert D., et al. "Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd." Science 269.5223 (1995): 496-512.
17
结论二
WGS具体应用
我们认为，一旦WGS的价格以及检 验周期降低到可接受的程度，并且 数据的解读实现自动化，全基因组 测序将会成为一个用于感染控制的 标准工具，并能提供医院内部和外 部主要病原传播和演化的实时监测 能力。
Köser, Claudio U., et al. "Rapid wholegenome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
5
已经测序的细菌基因组
（WGS）简介
Miriam Land ,Loren Hauser , Se-Ran Jun, et al.Insights from 20 years of bacterial genome sequencing.Funct Integr Genomics (2015) 15:141–161
9
全基因组测序工作流程（来自GS）简介构建 DNA抽提
Miseq测序
数据分析
10
数据存储
关于细菌基因组测序的一些名词
（WGS）简介
扫描图
框架图
精细图
草图
完成图
NCBI:
Scaffold Contig Complete Genome
Chromosome with gaps gapless Chromosome Chromosome
32
33
34
目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
35
细菌WGS——菌种鉴定
结果解读
DNA-DNA杂交（DD-H） 分子生物学菌种鉴定金标准。
Average-Nucleotide Identity(ANI) 模拟DDH，基于基因组测序的物种鉴定金标准。[1]
11
结论一
（WGS）简介
全基因测序的技术用于细菌全基因组的测序已经非常成熟。
12
目 录
细菌全基因组测序简介 细菌全基因组测序应用 细菌WGS检测结果解读 细菌WGS的优势与劣势
13
细菌WGS的应用
病原诊断及鉴定 结核分支杆菌/非结核分支杆菌 其他临床细菌学检查 流病及疫情监控 MRSA Salmonela spp.；EHEC,ETEC,et.,al; 商品（食品）检验 污染菌溯源 基础科学研究
非培养依赖的细菌WGS
WGS具体应用
Hasman H. Rapid whole-genome sequencing for detection and characterization of microorganisms directly from clinical samples.[J]. Journal of Clinical Microbiology, 2014, 52(1):139-146. 31
16
Köser, Claudio U., et al. "Rapid whole-genome sequencing for investigation of a neonatal MRSA outbreak." New England Journal of Medicine 366.24 (2012): 2267-2275.
结论四
WGS具体应用
因为全基因组测序提供了用于疫情调查的终极分子分型分辨率，在资源充沛 的国家，WGS可取代目前用于结核分支杆菌复合体的鉴定及分型方法。 因为 细菌耐药的机制并没有完全得到解决，所以WGS尚不能完全取代药敏试验。 但是，WGS可以用于已知机制的药物抗性的快速检测，这些信息可以指导临 床以及参考实验室的工作。 In well-resourced countries,rapid whole-genome sequencing may replace current methods of identifying and typing M. tuberculosis complex, since it offers the ultimate molecular resolution for outbreak investigations. Wholegenome sequencing cannot replace phenotypic susceptibility testing for all antibiotics,given the incomplete understanding of the genetic basis of drug resistance. Nevertheless, it can be used to rapidly identify resistance when mutations known to confer resistance are detected, a finding that has the potential to guide clinicians and reference laboratories.