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Oxford Nanopore最新高分文章精选：人类遗传学

来源: | 作者:/ | 发布时间: 2024-10-30 | 64 次浏览 | 分享到:
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在本系列月刊中，我们将您分享一些利用纳米孔测序技术获得新洞察的最新出版物。从人类遗传学和临床研究到传染病、农业基因组学和自然保护，这些研究展示了纳米孔测序对科学研究带来的进步。请继续阅读，了解最新动态。

人类遗传学

《JCI Insight》靶向长读长测序富集值得研究的与疾病相关的基因组区域，提供完整的孟德尔遗传病诊断

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

鉴定孟德尔遗传病的致病变异是一项挑战。在此，作者介绍了对孟德尔遗传病基因的靶向长读长测序（TaLon-SeqMD），该测序采用低成本、实时适应性纳米孔测序技术，并集成了甲基化分析功能，还展示了其验证先前临床检测的能力。

要点

  • 这项研究的参与者是18名曾接受过373个遗传性视网膜疾病（IRD）基因靶向遗传检测的个体。

  • TaLon-SeqMD确认了所有参与者之前的分子诊断结果，并在之前临床检测未得出结论的两个IRD病例中识别出了非编码和结构变异。

  • 大大缩短了周转时间--TaLon-SeqMD在12小时内就识别并对两个疾病变异进行了定相，而标准临床外显子组测序需要7周才能得出结果（不包括定相数据）。

  • 可用于资源有限的环境--由于TaLon-SeqMD的靶向性，只需要一张MinION测序芯片和极少的计算资源。

  • 一次测序运行就能提供定相的遗传和表观遗传信息，这有可能在未来提高孟德尔遗传病的诊断率。

《Nature》多通道、单分子纳米孔读取长蛋白质链

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

蛋白质在我们的生物过程中发挥着至关重要的作用。由于转录、翻译和翻译后修饰的不同，我们拥有的蛋白质比基因多得多。然而，我们对蛋白质组多样性的了解并不全面，因为其他技术无法对单个蛋白质分子的以原始、全长形式进行测序。而这些信息将有助于我们更全面地了解健康和疾病状态，并帮助开发治疗方法。在此，作者介绍了一种使用纳米孔测序技术对原始多肽进行测序的精简两步法。

要点

  • 第一步，通过电泳力将蛋白质底物穿入纳米孔（顺式到反式）。然后，在顺式溶液中加入ClpX，将底物蛋白质稳定地拉回孔外（反式到顺式）。

  • 通过纳米孔测序技术，可以对全长、折叠的蛋白质结构域进行完整的端到端分析。

  • 作者能够多次重新读取个体蛋白质分子。

  • 纳米孔技术实现了对单氨基酸替换和翻译后修饰的测序。

  • “这些结果证明了这一平台的概念，该平台具有以单分子解析度识别和表征全长蛋白质存在形式的潜力。”

《medRxiv》靶向长读长测序作为一种单一测定方法可改善痉挛性共济失调的诊断

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

痉挛性共济失调的遗传检测非常复杂，由于潜在遗传变异的多样性，通常需要多种测定方法。由于其他测定方法（如短读长测序、重复引物PCR和Southern blot）的局限性，目前有71%的遗传性小脑共济失调患者和45-50% 具有遗传性痉挛性截瘫表型的患者没有得到遗传诊断。在这里，作者用单一的基于纳米孔的测定方法表征了469个疾病相关基因中的遗传变异。

要点

  • 研究样本来自34名未确诊个体和5名阳性对照者的外周血。

  • 在14/34例（41%）未确诊的参与者中，纳米孔测序识别了潜在的致病变异。

  • 作者发现，FGF14的短串联重复序列扩增是最常见的原因，7/34（21%）的参与者中存在这种情况。

  • 单一综合测定方法的出现有可能简化未来的诊断流程，从而更早地获得治疗，并有可能改善患者的治疗成果。

《bioRxiv》基于长读长全基因组测序同时进行单细胞单倍型和非整倍体分析

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

使用基因分型阵列或短读长测序的单细胞全基因组单倍型分析方法需要父母和一级亲属（他们可能不愿意或无法提供）的DNA来进行遗传定相。纳米孔测序可能是未来胚胎植入前遗传检测（PGT）的一种方法，因为它可以直接对父母和胚胎进行单倍型定相，包括父母的新生突变，而不需要亲属。作者在本文中介绍了一项概念验证研究，该研究利用单细胞纳米孔数据进行单核苷酸变异（SNV）和插入缺失（indel）识别，并利用阿什肯纳兹犹太血统的瓶中基因组三人组进行单倍型分析。

要点

  • 在单细胞和多细胞样本中，分别有92%和98%的杂合SNV以及74%和78%的杂合插入缺失被准确地单倍型分型。

  • 之前的一项研究使用另一种长读长测序技术，将同一个孩子的常染色体定相为19,215个区块，SNV和插入缺失的转换错误率为0.37%。在本项研究中，作者使用~24x纳米孔测序读长获得了1,964个定相区块，转换错误率更低，为0.22%。

  • 该方法随后在来自两对不同夫妇的五个胚胎上进行了测试，结果与基于SNP阵列的PGT达到了100%的一致性。获得了21-31x的父母和胚胎覆盖度，覆盖了93-95%的人类基因组。

  • 在分析单细胞时，纳米孔测序所需的家族成员更少，并能提供更全面的基因组分析（直接变异检测、单倍型分析和非整倍体评估）。

  • 同时进行单倍型和非整倍体分析为目前的PGT方法提供了一种潜在的替代方法，未来可在动物和植物育种中进行基于细胞的产前诊断。

  • 纳米孔测序技术还有望在未来通过分析母体血液中的单个胚胎细胞进行非侵入性产前诊断。

Oxford Nanopore Technologies的产品并非用于健康评估或诊断、治疗、减轻、治愈或预防任何疾病或病症。

参考文献

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