完整的人类基因组包含非编码区和编码区两个部分,其中编码区分为外显子区和内含子区。外显子组是指全部外显子区域的集合,该区域包含了合成蛋白质所需要的重要信息,涵盖了与个体表型相关的大部分功能性变异,因此外显子区的致病性变异往往被认为与蛋白质的功能改变直接相关。而与外显子区域相对的,是基因的内含子区域和非编码区域,这两个区域被认为更多的是参与基因表达的调控,例如非编码区存在启动子、增强子等可以启动或增强基因的表达,内含子区域的特定碱基位置也可以通过调控剪接来影响基因功能的改变。全外显子组测序(中文简称“全外”,英文简称“Whole-Exome Sequencing,WES”),顾名思义,主要是针对基因的全部外显子组部分进行测序检测。
基因组DNA被切割成数百万份的DNA小片段,利用靶向杂交探针获得外显子序列,对DNA进行测序。
质量控制(Quality Control,QC):对原始测序数据进行质量控制,包括去除低质量的序列片段、过滤掉低质量的碱基和低覆盖度的测序片段等。
读取比对(Read Alignment):将过滤后的测序数据比对到参考基因组上,以确定每个片段的位置和方向。
变异检测(Variant Calling):通过对比测序数据和参考基因组,识别出样本中存在的单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)和插入/删除多态性(Insertion/Deletion,InDel)等变异。
注释(Annotation):对检测到的变异进行注释,包括位置信息、功能影响、已知疾病关联等。
过滤(Filtering):根据预设的过滤标准,过滤掉可能为假阳性的变异,如常见的多态性、测序误差等。
数据解读(Data Interpretation):将过滤后的变异进行进一步分析和解读,以确定与研究对象相关的变异。
功能验证(Functional Validation):通过实验验证已识别的变异是否与疾病相关,例如验证变异对基因表达、蛋白质功能的影响等
1)疾病基因组学研究: 全外显子组测序常用于寻找与遗传性疾病、罕见病和复杂疾病相关的基因变异。通过比较患者组和对照组的外显子组数据,可以鉴定可能导致疾病的突变。
2)遗传疾病的诊断: 对于患有遗传疾病的患者,全外显子组测序可以帮助医生鉴定可能的致病基因突变,从而进行更精确的诊断和治疗。
3)癌症基因组学研究: 全外显子组测序有助于揭示癌症细胞中突变的驱动因子和靶标基因。这有助于了解癌症发生的分子机制,以及为个体患者提供更加个体化的治疗策略。
4)药物治疗个体化: 基于全外显子组测序结果,医生可以根据患者的基因变异情况来选择最适合的药物治疗方案,从而实现个体化的医疗。
5)基因型-表型关联研究: 通过将全外显子组测序数据与临床表型数据相结合,可以揭示基因变异与表型特征之间的关联,帮助理解基因对表型的影响。
6)人类进化研究: 通过比较不同种群的全外显子组数据,可以揭示人类基因组的进化历史和人类种群之间的遗传差异。
7)新基因的发现: 全外显子组测序也可以帮助鉴定新的基因,特别是一些可能不常见但在特定生理或病理过程中具有重要功能的基因。
1) 检测范围广:WES全外显子检测可以检测人体几乎所有基因,是目前最全面的基因检测技术之一。
2) 检测精度高:WES全外显子检测可以检测到基因的所有外显子,检测精度高,检出率也较高。
3) 数据解读方便:WES全外显子检测的数据量大,但基于目前的分析软件可以准确地解读数据,便于医生对结果进行分析和解读。
不同测序深度下的基因组覆盖率
Venn图
SNV
插入缺失事件的大小分布情况
Integrative molecular and clinical profiling of acral melanoma identifies LZTR1 as a key tumor promoter and therapeutic target (Cold Spring Harbor Laboratory, 2021,IF=13.801)
综合基因组分析揭示亚洲人群肢端黑色素瘤的治疗靶点
肢端黑色素瘤是非白种人中最常见的黑色素瘤亚型,预后不良。然而,它的关键分子驱动因素仍不清楚。在这里,我们对在北美或中国接受治疗的104例患者进行了肢端黑色素瘤的综合基因组和临床分析。chr22q11.21细胞带的复发性、迟发性扩增是低生存率的主要决定因素,与转移密切相关,与转移密切相关,并与免疫检查点阻断应答相关的免疫调节基因下调有关。出乎意料的是,LZTR1一种已知的其他癌症的肿瘤抑制因子,是这个细胞带中的一个关键候选癌基因。黑色素瘤细胞系中LZTR1的沉默导致凋亡细胞死亡,而不依赖于主要热点突变或黑色素瘤亚型。相反,LZTR1在正常人黑素细胞中的过度表达启动了与转移相关的过程,包括不依赖于锚定的生长、球状体的形成以及MAPK和SRC活性水平的增加。我们的结果为肢端黑色素瘤的病因学提供了新的见解,并暗示LZTR1是一个关键的肿瘤启动子和治疗靶点
肢端黑素瘤的体细胞变化图谱
22q11.21 的局灶性扩增与肢端黑色素瘤的生存时间较短、区域转移和免疫调节程序的耗竭有关。
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