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人类基因组研究

由于无法解析大片段结构变异,与人类疾病有关的基因组学前景停滞不前。现有技术,包括新一代测序技术 (NGS),诊断出的遗传病患者不足 50% 1,2。Bionano 基因组作图在发现结构变异方面具有无与伦比的优势,令 Saphyr™ 对人类基因组和转化研究至关重要。

大片段结构变异如缺失、重复、倒位和异位广泛存在,已知其中许多变异会影响生物学功能并导致疾病,包括癌症和发育障碍。

精准医疗要求对人类基因组进行准确的分析。尽管随着测序技术的改进,对单核苷酸变化的检测已经产生了惊人的进展,但对较大片段结构变异的分析仍然无效。检测结构变异的标准方法具有明显的局限性。染色体芯片对于新型插入、转座元件介导的插入、多种低拷贝重复及所有平衡异位和倒位不敏感。此外,短读长测序方法对大多数变异的灵敏度较低,在重复区域或 GC 含量高的区域往往失败。长读长测序方法对杂合子结构变异结构具有较高的灵敏度,但是不能跨越较大的重复区域。

Saphyr 以无与伦比的灵敏度,填补了基于测序和其他方法所缺少的,对 500 bp 到兆碱基对长度的大片段结构变异的检测能力。

  • 对于大于 500 碱基对的纯合插入/缺失,灵敏度为 99%。
  • 对于大于 500 碱基对的杂合插入/缺失,灵敏度为 95%。
  • 对于大于 50,000 碱基对的平衡和非平衡异位,灵敏度为 95%。
  • 对于大于 30,000 碱基对的倒位,灵敏度为 99%。
  • 对于大于 30,000 碱基对的重复,灵敏度为 97%。
  • 对于大于 500,000 碱基对的拷贝数变异,灵敏度为 97%。

对于镶嵌样本或异质性癌症样本,当等位基因频率低至5%时,Saphyr 能检测所有类型结构变异。此时,Saphyr 的假阳性率低于 2%。Saphyr 还可以检测重复、拷贝数变异和复杂的重排。

与 NGS 通过算法从片段化的 DNA 数据推测基因组结构信息不同,Bionano 光学基因组作图通过大规模并行的纳米通道将 DNA 线性化并按照其天然状态进行成像,来直接观察长 DNA 分子。这种直接观察在基因组研究中能获得一些最长的读长。因而 Bionano 新一代基因组作图产生比单独的测序技术高数百倍的连续性。

有关 Bionano 基因组作图用于人类基因组和转化研究的出版物、白皮书和其他资源见下文。

Use Cases

  • 未诊断出的遗传疾病——通过检测 NGS 遗漏的大片段结构来补洞
  • 基因发现和疗法开发——确定感兴趣的基因,它们的位置以及结构变异如何影响它们,从而为开发有效的疗法提供信息
  • 癌症——对癌症基因组中发生的大重排进行检测并令其可视化
  • 细胞系研究——检测细胞系基因组完整性及基因工程的脱靶效应
  • 参考基因组组装——执行从头组装并校正基于测序系统生成的错误

Publications

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      Literature

            1. Miller DT, A. M. (2010). Consensus statement: chromosomal microarray is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental disabilities or congenital anomalies. Am J Hum Genet, 86 (5), 749-64.
            2. Hane Lee, J. L.-R.-A. (2014). Clinical Exome Sequencing for Genetic Identification of Rare Mendelian Disorders. JAMA, 312 (18), 1880-1887.
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