已定位读数技术

一种增强短读长基因组测序的新方法,可提供长距离信息,获得出色的基因组定位和信息

abstract sequencing mapped reads

已定位读数是什么?

因美纳边合成边测序(SBS)在过去20年中发展出了非常先进的基因组定位方法,帮助研究人员对大多数人类基因组实现了高度准确的覆盖1。而在一小部分基因组中,将短读长定位到参考基因组仍存在挑战。挑战主要出现在重复或低复杂度区域、与基因组其他部分具有高度同源性的区域,或大结构变异中。

已定位读数技术利用流动槽文库制备和新型信息学技术,通过整合邻近纳米井中簇的邻近信息,生成长片段基因组信息。独特的工作流程保持了原长DNA模板与测序所得短读长之间的关联,改善了低复杂度区域的定位,延长了遗传变异的超长定相时间,并增强了结构变异的检测。

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已定位读数技术的优势

已定位读数技术采用独特的工作流程,可实现全面的基因组分析。

流动槽文库制备为基因组测序提供了高度简化的工作流程

SBS化学技术具有成熟的准确性和可扩展性

簇邻近分析可解锁特殊的长距离信息

增强定位技术可解析复杂变异与难以表征的基因组区域

新方法提高了对大结构重排的检测能力

因美纳已定位读数技术的工作原理是什么?

已定位读数技术使用标准或高分子量方法从样本中提取DNA模板后,将其直接引入流动槽表面,在槽内完成捕获、通过转座酶片段化转化为簇并进行测序的流程。将长DNA模板直接引入流动槽,近端纳米井会形成类星群模式,借助DRAGEN二级分析中的新算法,可使簇重新定位至原始模板。这一技术显著提升了读数在参考基因组上的定位精度,使研究人员能够利用短读长SBS测序的准确性和可扩展性,深入分析长片段基因组。

图1a:星群模式俯视图

Figure 1b: Side view of constellation pattern

图1b:星群模式侧视图

图1:DNA以星群模式附着在流动槽上。俯视图显示了一小部分平铺图像,显示 DNA 链穿过流动槽。侧视图展示了模板DNA在流动槽上经历转座酶片段化。

已定位读数技术应用前景

Rady儿童基因组医学研究所总裁兼首席执行官Stephen F. Kingsmore博士分享了他对定位读长技术的看法,以及该技术对罕见遗传病全基因组快速测序可能产生的深远影响。

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常见问题解答

因美纳已定位读数技术目前正在针对NovaSeq™ X系列测序仪开发,与桌面式测序系统兼容。分析将使用全新DRAGEN二级分析流程,并与因美纳全基因组三级分析解决方案兼容。

不需要,实验工作流程不需要对测序系统进行调整。该方法仅需采用新型测序方案,研究人员可直接使用现有仪器。

长读长测序能够对完整的长DNA分子进行测序。已定位读数技术工作流程将长模板DNA直接引入图案化流动槽;近端纳米井有较大概率包含来自同一模板的DNA片段。读数能以高可信度进行信息学定位,适用于检测大结构变异、定位低复杂度区域以及变异的超长定相等应用。

读数定位是指序列读数在基因组中来源位置的分析过程。比对步骤包括鉴定两个或多个序列之间的相似性。例如,单个读数可以定位到基因组中的多个位置,但只能准确定位到一个位置。已定位读数技术同时支持参考基因组的读数定位和比对分析。

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使用已定位读数技术进行分析

因美纳检测产品研发部门副总监Louise Fraser博士介绍了已定位读数技术(过去称为Constellation已定位读数)的工作原理以及可执行的分析类型。

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参考文献

  1. Behera S, Catreux S, Rossi M, et al. Comprehensive genome analysis and variant detection at scale using DRAGEN. Nat Biotechnol. Published online October 25, 2024:1-15. doi:10.1038/s41587-024-02382-1