拉斯维加斯著名贝拉吉奥喷泉旁发生枪击事件,2人死亡

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健康解锁谜团:长读数如何革新稀有疾病基因学

解锁谜团:长读数如何革新稀有疾病基因学

通过基因组测序,罕见疾病的识别变得越来越可能,这是一种将人类DNA分解成称为短读的较小片段的方法。Christian Gilissen、Lisenka Vissers及其团队发现,一种利用长读取的新技术更擅长揭示复杂的病因。他们的研究结果表明,80%到90%的病例可以被检测到,如美国人类遗传学杂志中提到的。

罕见疾病通常源于遗传原因。这些遗传根源正逐步通过基因组测序方法追踪。基因组测序调查个体的整个基因组,包含超过30亿个DNA构建块。

缺失信息

在测序基因组时,DNA最初被划分为约300个核苷酸的小片段,称为短读。这些片段被分析,然后拼接起来以重建完整的基因组。Radboudumc的基因组生物信息学教授Christian Gilissen指出:“这种方法使我们能够找到许多罕见疾病的病因。”然而,短读技术也有其局限性。大量微小的遗传片段并不总是能够准确重组,特别是在大规模重复的DNA序列(重复)和发生删除、插入或重排(转座)的片段中。为了解决这些短读带来的挑战,通常会使用各种补充方法来识别数据中的潜在空白。

长读取

近年来,一种利用长读取的新测序方法逐渐受到关注,尤其是像PacBio HiFi测序这样的进步。这种方法能够分析长达20,000个核苷酸的遗传片段,而传统读取所使用的片段较短。Vissers,Radboudumc的转化基因组学教授解释道:“最初,这项技术缺乏准确性且成本较高,但现在已变得可靠且经济可行。这使我们开始思考:我们能否用长读取及其伴随测试替代短读取?长读取是否足以识别足够的遗传变异,以取代临床应用中的当前方法?”

超过90%

Gilissen及其团队对100个样本进行了检查,这些样本中罕见疾病的遗传起源过去很难通过短读取和其他测试发现。在这种情况下,他们仅依赖长读取进行分析。Gilissen提到:“通过使用长读取,我们能够立即识别出83%的病因。经过进一步调查,我们发现额外的10%也通过该技术被检测到,但并未自动识别。对于剩余的7%,我们可能需要在我们的方法上进行进一步的改进。总体而言,我们现在捕获了93%的通常难以通过现有短读取方法识别的病因。对于较不复杂的病例,这一成功率可能更高。”

关闭和开启基因

长读取还擅长于直接映射甲基化,这是通过对DNA进行化学改变来调节基因激活或失活的过程。Gilissen表示:“短读取无法做到这一点,需要进行单独的测试。我们通过一个样本证明了这一点。通常情况下,母亲的基因是活跃的,而父亲的基因则不是,但在这种情况下,患者没有从父亲那里遗传到基因,而是从母亲那里遗传到两个均为非活跃的基因。这种情况是导致这罕见疾病的原因。这有点复杂,但我们成功地在现场识别了这个异乎寻常且复杂的情况。”

一个测试

近年来,大量研究已针对长读取的临床使用。Vissers指出,这是第一次将100例已知、难以诊断的罕见疾病案例与长读取进行直接比较。她表示,结果令人鼓舞。“随着技术的进步和成本的降低,长读取似乎有望成为诊断罕见疾病的首选方法,具有更高的质量、更易于使用——仅需要一个测试而不是多个——以及经济性。”