Секвенирование всего экзома – лучше ли только участки, кодирующие белок?

Что такое секвенирование всего экзома?

Секвенирование всего экзома (WES) – это секвенирование экзома, всех генов, кодирующих белок в геноме. Секвенирование всего экзома состоит из двух этапов. Первым шагом является нацеливание только на последовательности экзома человека. В генетике человека эти целевые области составляют около 60 миллионов пар оснований, или около 1% эталонного генома человека. Второй шаг – секвенирование ДНК с использованием любой высокопроизводительной платформы для секвенирования ДНК и анализ результатов.

Секвенирование экзома позволяет обнаруживать генетические изменения, которые приводят к изменениям в белковых последовательностях, что, в свою очередь, может привести к таким заболеваниям, как атеросклероз , Болезнь Альцгеймера , и другие. Многие заболевания возникают в кодирующей белок области генома, и этот процесс позволяет пользователям узнать больше о своей предрасположенности к заболеванию, чем анализ одного гена. Однако теперь известно, что вариации ДНК вне экзонов могут влиять на активность генов и продукцию белка, а также приводить к генетическим нарушениям. При секвенировании всего экзома эти вариации будут пропущены.

В прошлом главным преимуществом секвенирования экзома была возможность проводить более тщательный скрининг генов и обнаруживать связанные с заболеванием мутации, такие как варианты числа копий, экономически эффективным и занимающим меньше времени способом, чем полногеномное секвенирование. Однако, благодаря достижениям в технологии секвенирования, секвенирование всего генома теперь так же быстро и доступно. Nebula Genomics предлагает самое доступное 30-кратное секвенирование всего генома по цене 299 долларов или меньше. Мы декодируем 100% вашей ДНК, а не только 1%, как при секвенировании всего экзома, что дает вам наиболее полное представление о вашей ДНК.

Вы заинтересованы в расшифровке 100% вашей ДНК? Nebula Genomics предлагает самое доступное секвенирование всего генома! Начните жизнь открытий с полного доступа к вашим геномным данным, еженедельным обновлениям на основе последних научных открытий, расширенному анализу предков и мощным инструментам исследования генома. Нажмите сюда, чтобы узнать больше!

Выполнение секвенирования всего экзома

Секвенирование всего экзома начинается с выделения и обогащения ДНК и заканчивается секвенированием и анализом ДНК.

Стратегии выделения и обогащения ДНК

ДНК выделяется из предоставленного образца, такого как образец слюны или мазок из щеки. Наиболее распространенной формой выделения ДНК является экстракция фенол-хлороформ.

Есть несколько стратегий обогащения ДНК из образцов. Используемый метод часто зависит от образца и желаемого результата.

Секвенирование всего экзома - этап гибридизации ДНК
Гибридизация ДНК используется для выделения экзомной области генома. Википедия CC Атрибуция 3.0 без переноса .
  • ПЦР: полимеразная цепная реакция (ПЦР) – наиболее распространенный способ амплификации желаемых фрагментов ДНК для секвенирования.
  • Молекулярная инверсия: этот метод заключается в закрытии интересующей области в кольце. Одноцепочечный олигонуклеотидный праймер ДНК содержит центральную часть с универсальной последовательностью с сайтами рестрикции, а концы комплементарны двум участкам геномной ДНК, между которыми расположена интересующая последовательность.
  • Гибридизация, захват на основе массива: используются микроматрицы, которые содержат одноцепочечные олигонуклеотиды, прикрепленные к субстрату, с последовательностями из генома, способными покрывать интересующие участки. Геномная ДНК разрезается на фрагменты, концы фрагментов притупляются и добавляются универсальные праймеры. После гибридизации фрагментов с зондами на микрочипах негибридизированные фрагменты отмываются от субстрата, а оставшиеся фрагменты затем амплифицируются с помощью ПЦР.
  • Захват в растворе: набор зондов синтезируется в растворе и фиксируется на гранулах стрептавидина. Гранулы помещают в раствор с фрагментированной геномной ДНК, где зонды выборочно гибридизируют с желаемыми геномными сайтами, после чего гранулы с интересующими фрагментами осаждают и промывают. Затем разделы упорядочиваются.

Секвенирование ДНК

Есть много Секвенирование следующего поколения (NGS) доступные технологические платформы. Некоторые из них включают секвенатор Roche 454 и системы SOLiD от Life Technologies, Life Technologies Ion Torrent и Illumina Genome Analyzer II (несуществующий) и последующие инструменты серий Illumina MiSeq, HiSeq и NovaSeq. ‘Краткое чтение’ Системы NGS идеально подходят для анализа многих относительно коротких участков последовательности ДНК, обнаруженных в экзоме.

Секвенирование ДНК всего экзома
После амплификации ДНК-мишень анализируется посредством высокопроизводительного секвенирования. Википедия CC Атрибуция 3.0 без переноса .

Анализ данных

Даже секвенирование всего лишь 1% генома человека генерирует много данных секвенирования экзома и требует тщательного анализа данных, для которого существует множество программ для выравнивания и сборки считываний последовательностей. Некоторые стратегии, которые используются для повышения качества генерации данных, включают:

  • Сравнение генетических вариантов, выявленных в результате секвенирования и генотипирования на основе массивов (если возможно)
  • Сравнение кодирующих SNP с секвенированным по всему геному индивидуумом с заболеванием
  • Сравнение кодирующих SNP с секвенированием по Сэнгеру индивидуумов HapMap

Создать варианты звонков программы анализа идентифицируют варианты из данных последовательности для создания различных файлов. Некоторые из распространенных файлов – это файлы FASTQ, BAM / CRAM и VCF.

Результаты секвенирования всего экзома
Результаты секвенирования всего экзома можно использовать для диагностики редких заболеваний, выявления вариантов рака или отслеживания инфекционных заболеваний. Википедия CC Атрибуция 2.0 Общий .

Вы можете узнать больше о процедуре секвенирования всего экзома о секвенировании всего экзома. страница вики .

Кому следует пройти тестирование?

В Американский колледж медицинской генетики и геномики имеет политику относительно того, когда следует использовать методы секвенирования, какие результаты могут возникнуть и на что они могут указывать.

В частности, они рекомендуют рассмотреть возможность генетического тестирования определенных лиц, включая:

  1. Данные фенотипа или семейного анамнеза сильно указывают на генетическую этиологию, но фенотип не соответствует конкретному заболеванию, для которого генетический тест, нацеленный на конкретный ген, доступен на клинической основе.
  2. Пациент поступает с определенным генетическим заболеванием, которое демонстрирует высокую степень генетической гетерогенности, что делает анализ WES или WGS нескольких генов одновременно более практичным подходом.
  3. Пациент имеет вероятное генетическое заболевание, но специальные генетические тесты, доступные для этого фенотипа, не смогли поставить диагноз.
  4. Плод с вероятным генетическим заболеванием, при котором определенные генетические тесты

Преимущества секвенирования всего экзома

Технология секвенирования всего экзома, как и другие Методы тестирования ДНК , стремится использовать геном для диагностики и лечения менделевских расстройств. Он также предоставляет пользователям информацию, которая может помочь им сообщить членам семьи о своем риске.

Этот метод имеет ряд преимуществ перед анализом одного гена, одним из наиболее распространенных методов секвенирования ДНК. Во-первых, секвенирование всего экзома дает возможность идентифицировать широкий спектр мутаций в генах-кандидатах, которые не тестируются. Таким образом, пользователь может идентифицировать гены болезней, о которых он, возможно, не подозревал, что они подвержены риску. Во-вторых, в клинике секвенирование всего экзома дает возможность выявлять случаи, когда мутации из разных генов вносят вклад в разные фенотипы у одного и того же пациента.

Секвенирование всего экзома также можно использовать в научных исследованиях для выявления наследственных редких заболеваний, не обнаруживаемых с помощью микроматриц. Например, известно, что варианты аллелей нескольких тяжелых заболеваний расположены на экзонах, но также крайне редки в популяции. Таким образом, стандартные анализы генотипирования, которым для эффективности требуются большие базы данных аллелей, часто пропускают эти варианты. Многочисленные тематические исследования подчеркивают полезность всего подхода к секвенированию экзома. В 2009 году группа ученые использовали секвенирование всего экзома для определения мутации, вызывающей синдром Барттера и врожденную хлоридную диарею.

В 2011 году Ambry Genetics была первая компания предложить услуги секвенирования экзома для клинической диагностики заболеваний. Компания утверждает, что результаты секвенирования экзома позволят им диагностировать заболевания, для которых традиционные диагностические подходы неприменимы. Вы можете узнать больше об истории и результатах Амбри Генетика в нашем обзоре продукта!

Рабочий процесс секвенирования всего экзома
Рабочий процесс секвенирования всего экзома. Википедия CC Атрибуция 2.0 Общий .

Ограничения секвенирования всего экзома

Секвенирование всего экзома и секвенирование всего генома : Обе эти процедуры представляют собой технологии секвенирования нового поколения. Хотя секвенирование всего экзома демонстрирует некоторые преимущества перед генотипированием на основе микрочипов для клинического анализа риска заболевания, оно также имеет ограничения. Наиболее важным различием между секвенированием всего экзома и всего генома является количество секвенированной ДНК. Поскольку полное секвенирование экзома декодирует только 1% генома, оно не может проанализировать остальные 99%, включая структурные и некодирующие области. С другой стороны, секвенирование всего генома выявляет полные 100% вашей ДНК, которая включает все 3 миллиарда пар оснований (только 40 миллионов пар оснований покрываются полным секвенированием экзома).

Сколько стоит секвенирование всего экзома? Некоторое время секвенирование всего экзома считалось наиболее выгодным типом секвенирования ДНК, поскольку оно давало более полное представление о кодирующих областях ДНК по сравнению с генотипированием на микроматрицах по гораздо более низкой цене, чем секвенирование всего генома. Однако это уже не так.

Секвенирование всего генома может быть достигнуто за небольшую часть его первоначальной цены и дает больше информации, чем секвенирование всего экзома. В Nebula Genomics , вы можете секвенировать весь свой геном менее чем за 299 долларов. Это сопоставимо и даже дешевле, чем многие продукты для домашнего секвенирования всего экзома.

Хромосомный микрочип против секвенирования всего экзома против секвенирования всего генома

Генотипирование микрочиповСеквенирование всего экзомаСеквенирование всего генома
ЦельОпределите конкретные вариантыРасшифровать все геныРасшифровать все гены, а также все структурные и некодирующие области
Пропускная способностьНизкая пропускная способностьВысокая пропускная способностьВысокая пропускная способность
Требуется предварительная идентификация вариантадаНетНет
Сумма покрытия0,5 млн позиций
(0,02% генома)
60 миллионов позиций
(~ 1% генома)
6 миллиардов позиций
(~ 100% генома)
Стоимость~ 100 $~ 300 долларов~ 1000 $
(но Nebula Genomics предлагает его за 299 долларов)

Прямые к потребителю компании по секвенированию всего экзома

Различные компании продают продукты для секвенирования всего экзома. Некоторые из этих продуктов необходимо заказывать у поставщика медицинских услуг, и на них может распространяться страховка. Эти тесты часто используются для диагностики заболеваний. Некоторые компании предлагают услугу непосредственно для домашних тестов потребителей, которые анализируются в лабораториях, утвержденных CLIA и аккредитованных CAP, поэтому, хотя они не могут использоваться в качестве диагностических инструментов, их можно доставить поставщикам медицинских услуг для консультации.

23andMe запустила пилотную программу секвенирования всего экзома, о которой было объявлено в сентябре 2011 года и которая была прекращена в 2012 году. Потребители могли получить данные экзома по цене 999 долларов. Компания предоставила необработанные данные и не предложила анализ.

  • Генетика амбри была первой компанией, предложившей услуги по секвенированию экзома для клинической диагностики заболеваний. Сегодня клиенты могут заказывать анализы у поставщиков медицинских услуг, и большая часть расходов покрывается страховкой.
  • CircleDNA предлагает домашнее WES за 189–629 долларов, и многие тесты включают генетическое консультирование. Эта компания также сотрудничает с ДНКФит .
  • Dante Labs ‘ WES начинается с 849 долларов, что намного выше, чем у конкурентов. Эта компания также предлагает секвенирование всего генома по цене от 599 долларов.
  • Полные геномы предлагает WES от 525 долларов.
  • GeneDx начал предлагать WES в 2012 году. Их цены варьируются.
  • HelixDNA предлагает WES по разумной цене в 145 долларов плюс еще 299 долларов за полезное приложение.
  • Обе Invitae WES и Мириады генетики предлагаем диагностические тесты. Эти тесты, хотя и дороги, могут быть покрыты страховкой.
  • Tellmegen рассматривает избранные области экзома, которые, как известно, связаны с болезнью и здоровьем. Стоимость тестов составляет 235 долларов.

Вы можете прочитать намного больше отзывы о компании в нашем блоге и ознакомьтесь с нашими полное руководство по лучшему набору для тестирования ДНК и другим домашним тестам .