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Oxford Nanopore最新高分文章精選：人類遺傳學(xué)

來源: | 作者:/ | 發(fā)布時間: 2024-10-30 | 510 次瀏覽 | 分享到:
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在本系列月刊中，我們將您分享一些利用納米孔測序技術(shù)獲得新洞察的最新出版物。從人類遺傳學(xué)和臨床研究到傳染病、農(nóng)業(yè)基因組學(xué)和自然保護(hù)，這些研究展示了納米孔測序?qū)茖W(xué)研究帶來的進(jìn)步。請繼續(xù)閱讀，了解最新動態(tài)。

人類遺傳學(xué)

《JCI Insight》靶向長讀長測序富集值得研究的與疾病相關(guān)的基因組區(qū)域，提供完整的孟德爾遺傳病診斷

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DOI：https://doi.org/10.1172/jci.insight.183902

鑒定孟德爾遺傳病的致病變異是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在此，作者介紹了對孟德爾遺傳病基因的靶向長讀長測序（TaLon-SeqMD），該測序采用低成本、實(shí)時適應(yīng)性納米孔測序技術(shù)，并集成了甲基化分析功能，還展示了其驗(yàn)證先前臨床檢測的能力。

要點(diǎn)


  • 這項(xiàng)研究的參與者是18名曾接受過373個遺傳性視網(wǎng)膜疾?。↖RD）基因靶向遺傳檢測的個體。

  • TaLon-SeqMD確認(rèn)了所有參與者之前的分子診斷結(jié)果，并在之前臨床檢測未得出結(jié)論的兩個IRD病例中識別出了非編碼和結(jié)構(gòu)變異。

  • 大大縮短了周轉(zhuǎn)時間--TaLon-SeqMD在12小時內(nèi)就識別并對兩個疾病變異進(jìn)行了定相，而標(biāo)準(zhǔn)臨床外顯子組測序需要7周才能得出結(jié)果（不包括定相數(shù)據(jù)）。

  • 可用于資源有限的環(huán)境--由于TaLon-SeqMD的靶向性，只需要一張MinION測序芯片和極少的計(jì)算資源。

  • 一次測序運(yùn)行就能提供定相的遺傳和表觀遺傳信息，這有可能在未來提高孟德爾遺傳病的診斷率。


《Nature》多通道、單分子納米孔讀取長蛋白質(zhì)鏈

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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07935-7

蛋白質(zhì)在我們的生物過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。由于轉(zhuǎn)錄、翻譯和翻譯后修飾的不同，我們擁有的蛋白質(zhì)比基因多得多。然而，我們對蛋白質(zhì)組多樣性的了解并不全面，因?yàn)槠渌夹g(shù)無法對單個蛋白質(zhì)分子的以原始、全長形式進(jìn)行測序。而這些信息將有助于我們更全面地了解健康和疾病狀態(tài)，并幫助開發(fā)治療方法。在此，作者介紹了一種使用納米孔測序技術(shù)對原始多肽進(jìn)行測序的精簡兩步法。

要點(diǎn)


  • 第一步，通過電泳力將蛋白質(zhì)底物穿入納米孔（順式到反式）。然后，在順式溶液中加入ClpX，將底物蛋白質(zhì)穩(wěn)定地拉回孔外（反式到順式）。

  • 通過納米孔測序技術(shù)，可以對全長、折疊的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域進(jìn)行完整的端到端分析。

  • 作者能夠多次重新讀取個體蛋白質(zhì)分子。

  • 納米孔技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對單氨基酸替換和翻譯后修飾的測序。

  • “這些結(jié)果證明了這一平臺的概念，該平臺具有以單分子解析度識別和表征全長蛋白質(zhì)存在形式的潛力?！?/span>


《medRxiv》靶向長讀長測序作為一種單一測定方法可改善痙攣性共濟(jì)失調(diào)的診斷

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DOI：https://doi.org/10.1101/2024.09.04.24312938

痙攣性共濟(jì)失調(diào)的遺傳檢測非常復(fù)雜，由于潛在遺傳變異的多樣性，通常需要多種測定方法。由于其他測定方法（如短讀長測序、重復(fù)引物PCR和Southern blot）的局限性，目前有71%的遺傳性小腦共濟(jì)失調(diào)患者和45-50% 具有遺傳性痙攣性截癱表型的患者沒有得到遺傳診斷。在這里，作者用單一的基于納米孔的測定方法表征了469個疾病相關(guān)基因中的遺傳變異。

要點(diǎn)


  • 研究樣本來自34名未確診個體和5名陽性對照者的外周血。

  • 在14/34例（41%）未確診的參與者中，納米孔測序識別了潛在的致病變異。

  • 作者發(fā)現(xiàn)，FGF14的短串聯(lián)重復(fù)序列擴(kuò)增是最常見的原因，7/34（21%）的參與者中存在這種情況。

  • 單一綜合測定方法的出現(xiàn)有可能簡化未來的診斷流程，從而更早地獲得治療，并有可能改善患者的治療成果。


《bioRxiv》基于長讀長全基因組測序同時進(jìn)行單細(xì)胞單倍型和非整倍體分析

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DOI：https://doi.org/10.1101/2024.09.24.614469

使用基因分型陣列或短讀長測序的單細(xì)胞全基因組單倍型分析方法需要父母和一級親屬（他們可能不愿意或無法提供）的DNA來進(jìn)行遺傳定相。納米孔測序可能是未來胚胎植入前遺傳檢測（PGT）的一種方法，因?yàn)樗梢灾苯訉Ω改负团咛ミM(jìn)行單倍型定相，包括父母的新生突變，而不需要親屬。作者在本文中介紹了一項(xiàng)概念驗(yàn)證研究，該研究利用單細(xì)胞納米孔數(shù)據(jù)進(jìn)行單核苷酸變異（SNV）和插入缺失（indel）識別，并利用阿什肯納茲猶太血統(tǒng)的瓶中基因組三人組進(jìn)行單倍型分析。

要點(diǎn)


  • 在單細(xì)胞和多細(xì)胞樣本中，分別有92%和98%的雜合SNV以及74%和78%的雜合插入缺失被準(zhǔn)確地單倍型分型。

  • 之前的一項(xiàng)研究使用另一種長讀長測序技術(shù)，將同一個孩子的常染色體定相為19,215個區(qū)塊，SNV和插入缺失的轉(zhuǎn)換錯誤率為0.37%。在本項(xiàng)研究中，作者使用~24x納米孔測序讀長獲得了1,964個定相區(qū)塊，轉(zhuǎn)換錯誤率更低，為0.22%。

  • 該方法隨后在來自兩對不同夫婦的五個胚胎上進(jìn)行了測試，結(jié)果與基于SNP陣列的PGT達(dá)到了100%的一致性。獲得了21-31x的父母和胚胎覆蓋度，覆蓋了93-95%的人類基因組。

  • 在分析單細(xì)胞時，納米孔測序所需的家族成員更少，并能提供更全面的基因組分析（直接變異檢測、單倍型分析和非整倍體評估）。

  • 同時進(jìn)行單倍型和非整倍體分析為目前的PGT方法提供了一種潛在的替代方法，未來可在動物和植物育種中進(jìn)行基于細(xì)胞的產(chǎn)前診斷。

  • 納米孔測序技術(shù)還有望在未來通過分析母體血液中的單個胚胎細(xì)胞進(jìn)行非侵入性產(chǎn)前診斷。


Oxford Nanopore Technologies的產(chǎn)品并非用于健康評估或診斷、治療、減輕、治愈或預(yù)防任何疾病或病癥。

參考文獻(xiàn)

1.Nakamichi, K. et al. Targeted long-read sequencing enriches disease-relevant genomic regions of interest to provide complete Mendelian disease diagnostics. JCI Insight (2024). DOI: https://doi.org/10.1172/jci.insight.183902

2.Motone, K. et al. Multi-pass, single-molecule nanopore reading of long protein strands. Nature 633, 662–669 (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07935-7

3.Rudaks, L. I. et al. Targeted long-read sequencing as a single assay improves diagnosis of spastic-ataxia disorders. medRxiv (2024). DOI: https://doi.org/10.1101/2024.09.04.24312938

4.Zhao, Y. et al. Long-read whole-genome sequencing-based concurrent haplotyping and aneuploidy profiling of single cells. bioRxiv (2024). DOI: https://doi.org/10.1101/2024.09.24.614469

5.Gulsuner, S. et al. Long-read DNA and cDNA sequencing identify cancer-predisposing deep intronic variation in tumor-suppressor genes. Genome Research (2024). DOI: https://doi.org/10.1101/gr.279158.124

6.Deacon, S. et al. ROBIN: A unified nanopore-based sequencing assay integrating real-time, intraoperative methylome classification and next-day comprehensive molecular brain tumour profiling for ultra-rapid tumour diagnostics. medRxiv (2024). DOI: https://doi.org/10.1101/2024.09.10.24313398

7.McDaniel, J. H. et al. Development and extensive sequencing of a broadly-consented Genome in a Bottle matched tumor-normal pair for somatic benchmarks. bioRxiv (2024). DOI: https://doi.org/10.1101/2024.09.18.613544

8.Carlisle, D. et al. Implementing portable, real-time 16S rRNA sequencing in the healthcare sector enhances antimicrobial stewardship. medRxiv (2024). DOI: https://doi.org/10.1101/2024.09.23.24314079