HiFi测序:致病变异你往哪里跑?!

【字体: 时间:2023年04月21日 来源:

编辑推荐:

  这项研究通过PacBio三代单分子长读长测序技术描述了GBA相关帕金森病的变异情况,显示GBA变异是帕金森病的主要遗传风险,为高度精确的GBA变异召回提供了重要的进展。

葡萄糖脑苷脂酶GBA基因的杂合变异是帕金森病(PD)的一个日益公认的危险因素。由于高度同源的假基因GBAP1的存在,基于阵列或短读长测序方法准确调用GBA基因的变异具有挑战性。该假基因位于下游16 kbp,与编码区域具有96%的序列同源性。此外,GBA位点内和周围的重组和染色体结构变异使分析更具挑战性。

这篇题为“Accurate long-read sequencing identified GBA variants as a major genetic risk factor in the Luxembourg Parkinson’s study”的文章建立了一种新的长读长测序技术来识别GBA基因的全长。

image003.jpg

文章采用Sequel II (PacBio)单分子实时(SMRT)长读长测序进行靶向GBA基因(坐标为chr1:155,232,501-155,241,415 ,USCS GRCh38/hg38)筛选。使用环形一致性测序(circular consensus sequencing,CCS)模式对752名帕金森患者和806名健康对照进行测序,所有确定的GBA变异通过Sanger测序验证显示100%的真阳性率。研究人员将该方法与其他几种方法比较用以评估新型靶向GBA测序方法的准确性,确定了几种类型的致病GBA变异(严重、轻微和风险),并进一步表征了基因型-表型的相关性,以更好地了解每种变异类型及其对疾病严重程度的影响。

1.靶向PacBio测序检测GBA变异的特异性最高

为了衡量变异检测的可靠性,研究人员进行了两种类型的比较。

首先,评估了所有三种方法(PacBio、WGS、NeuroChip)筛选的72个样本(图1)。使用靶向GBA的PacBio方法,研究人员检测到6个携带GBA变异的个体(p.E365K (n = 3), p.T408M (n = 1), p.N409S (n = 1), RecNciI, n = 1)。所有检测到的变异均经Sanger测序证实,真阳性率(TPR)为100%。使用WGS方法,研究人员没有发现任何假阳性的变异呼叫,但是,WGS方法未能在一个个体中检测到RecNcil重组等位基因(TPR为83.3%(5/6))。利用Neurochip检测到三个潜在的GBA变异个体(p.T408M (n=1), p.N431S (n=1), p.A215D (n=1)),但随后通过Sanger测序仅确认了一个变异(p.T408M) (TPR为16.6%(1/6),假阳性检测率(FDR)为66.6%(2/3))。

image005.png

图1. PacBio、WGS和NeuroChip基因分型数据中的变异呼叫比较

接下来,研究人员比较了GBA靶向PacBio方法和NeuroChip阵列这两种方法筛选的1558个样本的结果(图2)。使用GBA靶向PacBio方法,检测出133个GBA变异携带者,其中100%通过Sanger测序验证。通过NeuroChip阵列,研究人员检测到47个潜在的GBA变异携带者,其中只有36个通过Sanger测序验证(TPR为27%(36/133),导致假阳性检测率FDR为23.4%(11/47))。

image001.png

图2. PacBio和NeuroChip阵列检测GBA变异的比较研究

2.GBA变异分析

研究人员将各种变异分类为严重、轻微、风险及未知意义变异(表1)。其中,四种多重变异组合被分类为严重(p.N409S-p.L483P;重组等位基因RecNciI;p.K13R-p.L483P;p.F252I-p.T408M)和一种变异组合被分类为风险(Y61H-T408M)。

表1. GBA变异的分类

image008.png

在1558个以GBA为靶点的PacBio方法测序的个体中,研究人员鉴定出124名至少有一种GBA变异的携带者。其中,在644名无关PD患者中检测到12%(77/644)的GBA变异携带者,在健康对照个体中检测到5%(34/678)的GBA变异携带者。PD患者中已知致病突变的频率为10.4%(67/644),对照组为4.3%(29/678)(表2)。

表2. GBA突变的频率

image010.png

除此之外,研究人员还比较了携带致病性GBA变异的PD患者和不携带GBA变异的PD患者的临床特征。研究发现,携带者的嗅觉严重受损。接下来,研究人员将携带每种类型变异(严重、轻度或风险)的患者与没有GBA变异的PD患者分别进行比较。与非GBA携带者相比,严重GBA突变的携带者表现出更严重的非运动症状。为了显示严重变异的有害影响,研究人员将严重变异携带者与携带轻度或高风险GBA变异的患者进行了比较(表3)。结果表明,严重变异携带者有更严重的运动障碍(MDS-UPDRS Part I)和抑郁(BDI)等。

表3. 重度GBA-PD携带者与轻度和高危携带者的危害比较及其临床特点

image012.png

总结

这项研究通过PacBio三代单分子长读长测序技术描述了GBA相关帕金森病的变异情况,显示GBA变异是帕金森病的主要遗传风险,为高度精确的GBA变异召回提供了重要的进展。与基于阵列或短读长测序方法相比, PacBio HiFi测序既长且准(10-25kb,Q30准确度),能够区分高度同源序列、串联重复序列、顺反变异等,对包括帕金森、脆性X染色体综合征、地中海贫血、脊髓性肌萎缩症等很多临床疾病都有重要的诊断意义。

基因有限公司作为PacBio公司中国区代理商,自2011年以来将PacBio第三代单分子实时测序技术引入国内,一直为国内用户提供专业的三代测序系统的安装培训,技术支持,应用培训与售后维护工作,赢得客户的一致好评与信任。基因有限公司将一如既往的支持越来越多的PacBio用户。

image014.png

订阅生物通快讯

订阅快讯:

最新文章

限时促销

会展信息

关注订阅号/掌握最新资讯

今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

版权所有 生物通

Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

联系信箱:

粤ICP备09063491号