高通量測序技術的應用與挑戰

相比一代測序(Sanger 測序法),高通量測序具有測序快的優點,基本原理是將基因組斷成一百多個鹼基的短片段,對短片段進行測序,然後序列拼接,但高通量測序準確性較低,測序結果要通過矯正來提高測序準確度,隨着三代測序技術的發展(三代測序的測序長度很長),一定程度上解決了重複序列的拼接問題在這裏插入圖片描述1. 高通量測序在精準醫學的應用:

包括疾病基因的篩查,大規模測病人和正常人的基因,通過基因比較,得出與疾病可能相關的基因,後續再診斷這一疾病,即可篩查病人是否有這些基因的突變。比如乳腺癌,現已有較成熟的基因篩查方法;

基於組學還可對新生兒的遺傳病相關基因進行篩查,如耳聾基因、唐氏綜合症,唐氏綜合症的發病率達到1/800,高齡產婦胎兒患有唐氏綜合症的概率相比年輕產婦較高,在胎兒14-16周時用試劑盒檢測,但試劑盒的假陽性高,後面再用穿刺獲得胎兒的融包膜,但穿刺風險大,容易導致流產,後來發現可通過抽取孕婦外周血,檢測遊離DNA即可。在這裏插入圖片描述2. 從頭測序

高通量測序使得對物種基因組測序的成本降低,速度也更快,對於沒有參考基因組的物種,只能採用從頭測序方法,包括overlap graph和De Bruijn Graph,overlap是序列兩兩比對拼接,De Bruijn Graph是將每個序列拆成更小的片段,如3個鹼基爲一個小段,通過統計所有序列共有的小片段數進行拼接。重複序列是從頭測序的難點,人的重複序列達到50%。

  1. 表觀基因組學

這幾年表觀基因組測序很火,但我對這一領域不瞭解,只知道像DNA甲基化。

  1. 古基因組學的應用

對於已經滅絕的生物,可通過考古獲得的動物毛髮、骨骼對該物種測序,還可通過樣品中微生物基因組分析,判斷該物種當時的生活環境。

如猛獁象線粒體基因組的測序,發現猛獁象基因複雜度低,存在高度不穩定性,可能這導致了該物種適應環境能力低,在一部分程度上導致了該物種的滅絕。在這裏插入圖片描述5. 高通量測序的挑戰

隨着測序技術的發展,大量的基因組測序已不是問題,數據規模龐大,類型複雜,包括轉錄組,基因組,蛋白質組等,可重複性不強,數據儲存與可視化也是待優化的問題。樣品污染也是影響測序結果準確度的一大問題。
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