基因组高通量测序技术进展和其在预防医学中的应用.pdf

·471· ．综述． 基因组高通量测序技术进展及其在预防医学中的应用 马俊香段化伟郑玉新 测序技术在生命科学研究中发挥着重要作用。研究人 苷酸多态性、插入与缺失、基因组结构变异及拷贝数变化等 员借助第一代测序技术完成了人类基因组图谱的绘制，但其 在内的基因信息改变，发现疾病特异性突变点、突变基因以 读取片段较长，一次仅读取数十条序列，导致测序结果的准 及与疾病相关的突变位点和结构变异等。从而更好地研究致 确性受到影响，并且费时费力，因而很快被以高通量为主要 病机制、分析遗传进化及预测重要的候选基因。上述几种高 特点的第二代测序技术所取代，其代表性技术包括美国罗氏 通量测序平台均可用于全基因组重测序，国内应用较广的是 公司的454技术、英国alumina公司的Solexa技术和美国应 用生物系统公司的SOLID技术。新涌现的第三代测序技术，的SOLiD技术。 moleculereal 以单分子实时(si．gle time，SMRT)测序技(二)目标基因组区域测序 术…、Oxford的纳米7L测序技术¨1和Helicos的基因分析系目标基因组区域测序是指利用序列捕获技术，对目标基 统[31为代表，与第二代测序技术相比，拥有更高的通量、准确 因区域的DNA捕捉、富集后进行高通量测序的分析方法，根 度和更低的成本，目前，仍以第二代高通量测序技术应用较 据测序范围又分为外显子组测序和DNA靶区域测序。外显 为广泛。可见，测序技术正朝着高通量、低成本、长读取片段 子是能够编码蛋白质表达的基因片段，约占全基因组的 的方向发展。高通量测序技术打破了疾病研究过程中的通 l％，涵盖了与个体表型相关的大部分功能性变异基因。外 量限制，使得对疾病的多层面、全方位研究成为可能，为疾病 显子测序是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域 的预防、诊断及治疗提供了有效手段。目前，常用的基因组 DNA捕获并富集后进行高通量测序的基因组分析方法。与 高通量测序技术包括DNA水平测序技术、DNA甲基化修饰 全基因组重测序相比，外显子组测序不仅减低了成本，还能 测序技术和DNA一蛋白质交互作用测序技术，笔者对其原理、 获得对编码区覆盖度更深、准确性更高的数据，数据的分析 特点及在预防医学中的应用介绍如下。 也更简单，极大地提高了研究效率，降低了测序成本。在一 一、DNA水平测序技术 定程度上，外显子组测序是全基因组测序的一种替代方法， 基因组包含了整个生物体的遗传信息，高通量基因组测 已成为现阶段基因组水平上发现致病基因和易感位点的有 序可快速、准确地检测出致病相关基因的序列、结构异常等 效手段。DNA靶区域测序是针对感兴趣的基因组区域定制 遗传信息及表观遗传修饰信息，为疾病的预防、诊断及治疗 探针，与基因组DNA进行芯片杂交或液相杂交，将目标区域 提供强有力的技术手段。根据测序范围的不同。DNA水平 DNA富集后进行高通量测序的研究策略。DNA靶区域可以 的测序技术分为全基因组重测序和目标基因组区域测序。 是连续的DNA序列，也可以是分布在同一染色体不同区域 (一)全基因组重测序 或不同染色体上的片段。两种方法测序流程大致相同，主要 全基因组重测序成本较高，是对已知基因序列物种的不 包括目标基因组区域(外显子或DNA靶区域)探针的定制 同个体进行基因组测序，利用生物信息学分析手段对序列进 和区域DNA的捕获富集、高通量测序、生物信息学分析等。 行拼接和组装，从而获得全基因组图谱；或对同一个体的不 目前外显子组捕获平台包括美国罗氏公司的人全外显子捕 同组织进行测序，分析体细胞突变，并在此基础上对个体或 获芯片、美