全基因组重测序

产品介绍常见问题经典案例结果展示10x Genomics 方案多组学方案


经典案例

案例一 全基因组测序鉴定PTF1A 末端增强子的
隐性突变导致胰腺发育不全

Recessive mutations in a distal PTF1A enhancer cause
isolated pancreatic agenesis

期刊:Nature Genetics
影响因子:29.352
发表单位:University of Exeter Medical School, Exeter, UK
发表年份:2014年1月

一、研究背景

长期以来,人们对于基因调控区域在疾病的致病机理中所起的作用并不十分了解。在对近亲婚育的孤立性非综合征性胰腺发育不全患者及其未患病同胞使用芯片连锁分析和Sanger测序后,作者并未发现相应连锁区域的编码区或启动子突变。故希望通过全基因组重测序与表观遗传功能注释的结合,寻找该疾病的遗传机理。

取材

来自不同家庭的2例近亲婚育患儿 、胰腺祖细胞

测序

全基因组测序
患儿:73×
胰腺祖细胞:63×

分析

1. 与人类参考基因组hg19进行比对
2. SNV/InDel/CNV/SV变异检测、注释及统计
3. 排除杂合和常见变异
4. 筛选调控区变异
5. 结合表观基因组学分析

三、研究结果

1. 锁定包含PTF1A 在内的10号染色体区域

首先对3个无血缘关系近亲结婚家系中的6个患病个体和1个正常个体进行纯合子定位,锁定包含PTF1A在内的一段10号染色体区域。但Sanger测序并未找出相应的基因突变。

2. 寻找非编码区与疾病相关纯合变异

通过分析无血缘关系且具多个患病个体家系的2例先证者,与正常人群数据比较并结合胰腺祖细胞的表观遗传结果,筛选调控区域变异位点,寻找非编码区与疾病相关纯合变异。找到一个位于PTF1A 下游约25 Kb,区间400 bp大小的保守性增强子区域内的突变;在另外10个孤立性胰腺发育不全患者中有7人也存在该突变。

3. PTF1A 突变破坏增强子的功能

研究人员进一步开展了家系内验证、正常人群验证和细胞功能性验证;结果表明,所发现的胰腺发育不全患者突变区域是胰腺祖细胞转录因子FOXA2、PDX1等的结合区域,突变会破坏增强子的活性,并使得胰腺发育受阻。

placeholder+image

四、研究结论

经患病人群和细胞实验验证,PTF1A末端增强子隐性突变引起了孤立性胰腺发育不全。研究表明发育相关增强子中新的隐性遗传顺式调节突变可成为罕见孟德尔疾病的致病原因;而在单基因病研究中,通过整合表观基因组学等功能性注释与基因组测序结果可以发现新的基因调节元件的突变。

案例二 全基因组揭示胰腺神经内分泌瘤基因组图谱

Whole-genome landscape of pancreatic neuroendocrine tumours

期刊:Nature
影响因子:40.137
发表单位:University and Hospital Trust of Verona, University of Glasgow, Glasgow Royal Infirmary
发表年份:2017年2月

一、研究背景

胰腺神经内分泌瘤(PanNETs)是一种少见的胰腺癌,死亡率高达60%。WHO按照肿瘤细胞增殖活性将其分为G1、G2、G3三个分级,其中90%的PanNETs为G1、G2级。目前对G1、G2级 PanNETs的了解不足以指导临床治疗,其从良性发展到恶性的临床过程也并不清楚。

二、方法流程

取材

102例PanNETs样本:成对肿瘤组织和其
配对的正常样本DNA

测序

1.HiSeq2000,PE100
2.WGS (normal 38×, tumour 61×)
3.RNA-seq

分析

1.比对到参考基因组GRCh37上
2.突变特征分析
3.易感基因研究
4.体细胞突变研究:高频突变基因检测、拷贝数变异、通路富集分析
5.染色体重排、端粒长度分析

三、研究结果

1.突变特征分析

经NMF非负矩阵分解法分析出PanNETs有5个突变特征,其中包含一个新发现的 MUTYH相关的特征,推测MUTYH的失活导致了C:G>T:A的转换,并在另外62个PanNETs样本当中得到了验证,说明MUTYH在PanNETs中发挥重要作用。

2. Germline/Somatic突变

研究结果显示PanNET胚系突变高于预期,发现 MEN1CDKN2A、VHL等基因发生突变,还包括一些与DNA损伤修复相关的基因突变,如 MUTYH、BRAC2、CHEK2等。体细胞突变分析得到16个高频突变基因,MEN1突变样本数最多。体细胞突变主要集中发生在4个通路:染色体重塑、DNA修复损伤、mTOR信号激活和端粒维持通路。

3. 染色体结构变异

拷贝数变异分析将PanNET分为4个亚型,影响到的基因包括MEN1、CDKN2A、PSPN、ULK1等。染色体重排分析发现了新的融合基因EWSR1–BEND2,并通过RNA-seq等数据得到验证。同时发现ATRX、MEN1基因突变与端粒延长有关。

placeholder+image

四、研究结论

本研究全面揭示了PanNETs全基因组图谱,并发现了一种新的与MUTYH有关的突变特征以及mTOR信号通路激活机制,并结合临床进行分析,为 PanNETs的临床诊断及治疗提供了新思路。