三代长读长测序了不起吗？多篇疾病高分文章告诉你

近两三年中，测序平台又有了突破式的革新。虽然Illumina的二代测序平台仍是市场主流，但随着Pacific Biosciences公司商业化的三代测序仪平台成功推出，三代测序已正式应用于各项研究中。

与之前的平台相比，三代测序技术无需PCR扩增就可实现对每一条DNA分子的单独测序。由于三代测序读长长、无扩增及GC偏好性，目前广泛应用于动植物de novo测序辅助组装及全长转录组测序。那么三代测序在人基因组方面的研究有什么优势呢？下面小编就来给大家介绍一下三代测序的相关应用。

在过去的一年中，中、日、韩三国科学家都运用PacBio SMRT技术完成了相应的人基因组de novo测序，打造了针对本国人种特异性的参考基因组。

来自暨南大学的研究团队利用PacBio SMRT长读长测序，对中国人HX1（华夏一号）进行了de novo基因组组装。得到的结果与GRCh38参考基因组比对，发现了12.8Mb的特异序列，其中4.1Mb在已有的亚洲人参考序列中从未报道过。因此，构建人种特有参考基因组是很有必要的。由于二代测序读长较短且具有偏好性，在分析高度可变区及结构变异区时存在较大的限制，长读长测序则能很好地解决这一问题。利用三代测序技术，能更准确地检测出结构变异（SV）及GC含量较高、重复序列较多区域。

图1. 不同技术对结构变异的检出展示

来自韩国首尔国立大学的研究团队同样运用三代测序技术对韩国人AK1进行了基因组从头组装。长读长技术在结构变异的检出及高度可变区的分析中都展现了极大的优势。

图2. 利用三代测序检出的SV展示

由于结构变异及高度可变区往往与致病性相关，因此三代测序被着重应用于相关研究中。美国斯坦福大学研究团队利用三代测序技术，对一个Carney综合征患者进行了研究分析。前期通过二代测序并没有发现相关致病基因，但通过长读长测序分析，发现了PRAKR1A基因第一个外显子处出现了2184bp的缺失，此关联突变通过Sanger测序得到了验证。进一步检查二代测序数据，发现检出SV的区域表现出覆盖度降低及reads减少，从而侧面验证了三代测序结果，由此揭示了三代测序用于疾病相关结构变异检测的优势。

图3. 利用三代测序检出致病SV发生位点及所在基因PRAKR1A

美国纽约西奈山医学院的研究团队利用三代测序技术对CYP2D6基因进行了目标区域测序，CYP2D6基因与药物代谢密切相关，其基因结构具有高度多态性，有多种形式的CNV（拷贝数变异），还常与CYP2D7基因发生重排，因此难以用短读长测序进行分析。而利用PacBio SMRT则成功完成了不同样本CYP2D6基因的精准测序。

三代测序在人基因组的研究中有着二代测序无法比拟的优势，二代与三代测序相结合，能更好完成人基因组de novo组装，构建特异性参考基因组，研究结构变异，精确分析高突变区域，助力精准医疗的发展。

参考文献：

Qiao W, Yang Y, Sebra R, Mendiratta G, et al. Long-read single molecule real-time full gene sequencing of cytochrome P450-2D6. Hum Mutat, 2016,37, 315-323.

Jason D. M, Aaron M. W, Tam S, et al. Long-read whole genome sequencing identifies causal structural variation in a Mendelian disease. BioRxiv , 2016.

Seo J S, Rhie A, Kim J, et al. De novoassembly and phasing of a Korean human genome[J].Nature, 2016, 538(7624): 243.

Shi L, Guo Y, Dong C, et al. Long-read sequencing and de novoassembly of a Chinese genome[J]. Nature Communications, 2016, 7: 12065.

文案：人基因组产品经理张玥

设计：胡珊珊

转自：安诺基因