Секвенирование всего генома
-
История секвенирования генома
- Методы секвенирования ДНК развивались от ручных до автоматизированных.
- Первый вирус с полностью секвенированным геномом был бактериофаг MS2 в 1976 году.
- Первый эукариотический геном был секвенирован у дрожжей в 1992 году.
- Первый многоклеточный эукариот с полностью секвенированным геномом — червь-нематода Caenorhabditis elegans в 1998 году.
-
Методы секвенирования
- Секвенирование всего генома включает секвенирование хромосомной ДНК, митохондриальной ДНК и хлоропластной ДНК у растений.
- Методы секвенирования включают секвенирование дробовиком, попарное концевое секвенирование и современные технологии, такие как секвенирование красителями Illumina и пиросеквенирование.
-
Применение и анализ данных
- Секвенирование генома используется в исследовательских и клинических целях.
- Анализ данных секвенирования важен для понимания биологического и медицинского значения последовательности ДНК.
- Современные методы анализа данных требуют больших вычислительных мощностей и объема памяти.
-
Коммерциализация и финансирование
- Компании, такие как Illumina, Knome, Sequenom, 454 Life Sciences, Pacific Biosciences, Complete Genomics, Helicos Biosciences, GE Global Research, Affymetrix, IBM, Intelligent Bio-Systems, Life Technologies, Oxford Nanopore Technologies, и Пекинский институт геномики, конкурируют за разработку коммерчески надежных платформ для секвенирования полного генома.
- Эти компании финансируются венчурными капиталистами, хедж-фондами и инвестиционными банками.
-
История и стимулы
- В 2006 году учреждена премия Archon X Prize за создание устройства для секвенирования генома за 100 долларов.
- В 2007 году Applied Biosystems выпустила секвенсор SOLiD System.
- В 2009 году Illumina запустила услугу полного секвенирования генома за 48 000 долларов.
-
Снижение стоимости и конкуренция
- В 2011 году Illumina снизила стоимость до 5000 долларов.
- В 2012 году Life Technologies, Oxford Nanopore Technologies и Illumina заявили о достижении стоимости 1000 долларов.
- В 2015 году Veritas Genetics снизила стоимость до 999 долларов.
-
Сравнение с другими технологиями
- Полногеномное секвенирование предоставляет больше информации, чем массивы ДНК.
- Точность обоих методов составляет 99,98-99,999%.
-
Частота мутаций
- Частота мутаций в геноме человека составляет около 70 новых мутаций на поколение.
- В областях, кодирующих белки, мутации встречаются реже.
- При раке частота мутаций выше из-за нестабильности генома.
-
Исследования и диагностическое использование
- Полногеномное секвенирование используется в GWAS для определения генетических вариантов, связанных с заболеваниями.
- В 2009 году Illumina выпустила секвенсоры для клинического использования.
- В 2013 году консорциум 3Gb-TEST получил финансирование для подготовки системы здравоохранения.
-
Клиническое применение
- В 2018 году rWGS показало высокую диагностическую чувствительность и клиническую полезность у младенцев.
- Стоимость секвенирования варьируется от 1 906 до 24 810 долларов.
- Результаты диагностики сильно различаются в зависимости от группы пациентов.
-
Исследования по секвенированию всего генома
- Позволяют оценить связи между сложными признаками и редкими вариантами.
- Одновариантный анализ малопригоден, предложены тесты набора вариантов.
- Аннотации SNP помогают определить приоритетность редких вариантов.
- Разработаны инструменты для комплексного анализа ассоциаций редких вариантов.
-
Метаанализ исследований по секвенированию всего генома
- Обеспечивает решение проблемы сбора больших выборок.
- Разработаны методы для функционально обоснованного анализа ассоциаций в биобанках.
-
Онкология
- Секвенирование всего генома позволяет анализировать циркулирующую опухолевую ДНК.
- Помогает в ранней диагностике рака, выборе лечения и мониторинге рецидивов.
- Включает субклональную реконструкцию для эпигеномного и геномного профилирования.
-
Скрининг новорожденных
- Проект BabySeq изучает этические и медицинские последствия секвенирования ДНК новорожденных.
- В 2021 году NIH профинансировал исследование BabySeq2.
- В 2023 году журнал The Lancet рекомендовал сосредоточиться на улучшении скрининга.
-
Этические соображения
- Генетическое тестирование может диагностировать предотвратимые заболевания.
- Возможны генетическая дискриминация, потеря анонимности и психологические последствия.
- Конфиденциальность лиц, проходящих генетическое тестирование, должна быть защищена.
-
Общедоступные последовательности генома человека
- Первые люди с общедоступными геномными последовательностями: J. Крейг Вентер и Джеймс Уотсон.
- В 2008 году секвенированы геномы анонимного китайца, мужчины-йоруба, женщины-клинического генетика и женщины-исследователя.
- В 2013 году испанская семья сделала свои геномные данные общедоступными.
-
Базы данных
- Основные базы данных о целых геномах: Science, GEO, Ensembl.
- Геномный охват: черновая последовательность (90% генома, точность 99,9%), готовая последовательность (более 95% генома, точность 99,99%).
-
Смотрите также
- Охват (генетика), микрочип ДНК, анализ ДНК, секвенирование ДНК, дуплексное секвенирование, секвенирование экзома, секвенирование отдельных клеток, горизонтальная корреляция, медицинская генетика, последовательность нуклеиновых кислот, проект «Геном человека», проект «Личный геном», геномика Англии, Совет по медицинским исследованиям (MRC), прогностическая медицина, персонализированная медицина, редкий функциональный вариант, аннотация к SNP, секвенированные геномы, список секвенированных геномов водорослей, список секвенированных геномов животных, список секвенированных геномов архей, список секвенированных бактериальных геномов, список секвенированных геномов эукариот, список секвенированных геномов грибов, список секвенированных геномов растений, список секвенированных пластомов, список секвенированных геномов протистов.