东西虽小,用途很大:掌上测序仪MinION首次用于人类基因组测序

2015-01-24 06:00 · angus

多伦多大学计算生物学家 Gary Bader领导的研究小组,首次使用牛津纳米孔掌上测序仪MinION测序人类基因组,并发表了与药物剂量效应相关的三个基因的文章。


多伦多大学计算生物学家 Gary Bader领导的研究小组,首次使用牛津纳米孔掌上测序仪MinION测序人类基因组,并发表了与药物剂量效应相关的三个基因的文章。

MinION也能测序人类基因组

由于MinION通量低,该设备较适用于测序细菌和病毒的基因组,或简单的真核生物,如酵母。不过MinION也可以应用在人类基因组学,它的长reads测序,适用于人类基因组中低复杂度区域和串联重复区域的测序。Gary Bader的团队开始专注于临床研究:长reads测序高结构变异的基因区域,这些变异影响某些药物的代谢。

“目前,只有少数医院大型研究项目能够购买和使用二代测序仪器,”Bader和第一作者Ron Ammar在接受采访时说,“在DNA测序颠覆疾病诊断的历程中,我们是尝试将纳米孔测序技术应用于人类诊断的领跑者之一。”

该团队对NA12878细胞系的HLA-A(人类白细胞抗原A),HLA-B (人类白细胞抗原B)和 CYP2D6三个基因区域进行扩增,以保证测序的可验证性。通过MinION测序并使用BLASR进行比对后,研究人员能够完整的测出三个目标区域并对其进行单体型分析,但是还有一些reads比对到不正确的单倍体型。这一结果表明, MinION将来可以用于临床,但其高错误率仍然是一个问题。该研究发表在F1000Research杂志上。

虽然该研究是第一次公布MinION测序人类基因组数据,但Bader的团队并不是唯一把该技术应用到人类基因组的团队。进一步的研究结果,可能会在接下来的几个月中发表。MinION试用计划(MinIon Access Program,MAP)的参与者正在专注于,应用此项技术找到人类基因组中的新区域。那些对MinION测序人类基因组感兴趣的人,可以静待牛津纳米孔公司(Oxford Nanopore)的第一个高通量仪——PromethION问世。

错误率仍有待解决

现在,纳米孔测序技术的覆盖度可以达到70%-90%。虽然纳米孔测序仍然存在很多错误,但是这些错误都是随机的分布在长reads的不同部位。通过增加测序深度便可以解决这个问题,从而产生与Illumina,CG等测序仪一样的结果。读取足够长的序列,便可以研究关注区域的所有类型的突变,而不用去依赖父母的基因型和一些统计学算法。

然而,并不是所有的序列都能达到其他平台的水平,研究人员将这种低质量归因于早期PCR错误或样品污染。整体而言,虽然纳米孔测序在目前的发展阶段仍有很多错误,但这种技术仍有希望应用于临床,因为错误率可以通过提高测序深度来减少。

在临床应用方面,HLA组织遗传学研究公司首席执行官 Nezih Cereb 说:“在我看来,做单体型分析是非常困难的,除非能够进一步提高准确性。这是一个很有前景的技术,但是目前只能做到70%的一致性。”而他本人并没有参与这项研究。该公司使用多种测序平台对HLA(人类白细胞抗原)进行分类,包括Illumina公司MiSeq和PacBio公司的PacBio RS II。该公司也是MinIon掌上测序仪的试用者。