圖 1 常見(jiàn)結(jié)構(gòu)變異體示意圖

染色體復(fù)雜結(jié)構(gòu)變異（cxSV）包含多個(gè)結(jié)構(gòu)變體的基因組重排，它們對(duì)人類基因組變異有很大影響，并可能導(dǎo)致孟德?tīng)柤膊　Ｗ罱难芯勘砻鳎旧w復(fù)雜結(jié)構(gòu)變異（cxSV）——包括三個(gè)或更多斷裂點(diǎn)位點(diǎn)，比先前的了解更加富集和多樣化，在發(fā)育障礙樣本中平均檢測(cè)到14個(gè)cxSV41。

高通量基因組技術(shù)的出現(xiàn)使cxSV的鑒定成為可能。然而，即使對(duì)于現(xiàn)代測(cè)序和微陣列平臺(tái)，詳細(xì)的斷裂點(diǎn)分析仍然具有挑戰(zhàn)性。納米孔測(cè)序的讀長(zhǎng)長(zhǎng)度等于DNA或RNA片段長(zhǎng)度，已取得超過(guò)2Mb的超長(zhǎng)讀長(zhǎng)。顯然，這種長(zhǎng)讀長(zhǎng)序列更可能跨越重復(fù)DNA和SVs的整個(gè)區(qū)域，能夠提供一個(gè)更完整的遺傳變異視角。此外，隨著研究人員尋找新型疾病關(guān)聯(lián)，單倍型定相（確定DNA片段的染色體源）越來(lái)越受關(guān)注，定相還可以解析復(fù)合雜合性，即特定基因或區(qū)域的兩個(gè)等位基因具有不同的變異。

研究案例：解析染色體復(fù)雜結(jié)構(gòu)變異

“長(zhǎng)讀長(zhǎng)全基因組測(cè)序是研究重復(fù)區(qū)域斷裂點(diǎn)分析的最佳技術(shù)。”

英國(guó)劍橋大學(xué)的Alba Sanchis-Juan及其同事正在研究cxSV與孟德?tīng)柤膊〉年P(guān)系。他們使用短讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)篩查了來(lái)自神經(jīng)發(fā)育或視網(wǎng)膜疾病患者的1342份樣本，以確定與臨床重要、疾病相關(guān)基因重疊的cxSV。在鑒定出的四個(gè)樣本中，除一個(gè)樣本外，其他所有樣本均可以通過(guò)結(jié)合短讀長(zhǎng)測(cè)序、Sanger測(cè)序和微陣列分析來(lái)解析變異的性質(zhì)。未解析樣本的數(shù)據(jù)來(lái)自一位患有胎兒心動(dòng)過(guò)緩（低心率）的女性新生兒，該數(shù)據(jù)表明cxSV結(jié)構(gòu)存在兩種選擇性模式，其中基因CDKL5的一或兩個(gè)斷裂拷貝與早期嬰兒癲癇性腦病相關(guān)（圖2）。

為了表征cxSV的真實(shí)性質(zhì)和可能的致病性，研究小組轉(zhuǎn)向納米孔技術(shù)提供的長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序功能。使用納米孔低通全基因組測(cè)序方法，所有斷裂點(diǎn)的覆蓋度至少達(dá)到了4X，平均讀長(zhǎng)長(zhǎng)度為8kb。長(zhǎng)讀長(zhǎng)可以確定異常位點(diǎn)的定相，從而確定了父系遺傳。定相后的讀長(zhǎng)也確定了CDKL5基因完整斷裂拷貝的存在，這為擬議的模式提供了支撐證據(jù)（圖2）。此外，納米孔測(cè)序證實(shí)了由于DNA的重復(fù)性，而無(wú)法使用Sanger測(cè)序闡明的所有新斷裂點(diǎn)位點(diǎn)，導(dǎo)致無(wú)法設(shè)計(jì)特異性引物。隨后的基因表達(dá)分析表明， CDKL5的兩個(gè)等位基因均在樣本中表達(dá)，表明該變異可能是良性的。

圖2使用納米孔測(cè)序精確解析新生兒樣本中的cxSV。短讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)檢測(cè)到一個(gè)與CDKL5重疊的“重復(fù)—倒位—重復(fù)”事件，但無(wú)法在cxSV結(jié)構(gòu)和形成的兩個(gè)模式之間進(jìn)行解析。長(zhǎng)納米孔測(cè)序讀長(zhǎng)允許準(zhǔn)確的定相和斷裂點(diǎn)解析，從而確認(rèn)存在一個(gè)完整的和一個(gè)斷裂的CDKL5 拷貝，并支持?jǐn)M議的模型1。藍(lán)色 = 重復(fù)；綠色 = 倒位。圖片改編自Sanchis-Juan等人。

文章來(lái)源：新技術(shù)

IEEE Spectrum

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