【Genome Research】Bionano獨特光學圖譜技術助力發現腫瘤鏈式融合基因組結構

20180417-文獻解析-封面圖

Bionano光學圖譜技術自出道以來,一直以組裝神器聞名于世,殊不知它在腫瘤研究方向也大有作為,今天小編就為大家解析一篇最新發表的Bionano光學圖譜技術用于腫瘤基因組研究的重磅文章。

Optical mapping reveals a higher level of genomic architecture of chained fusions in cancer

雜志:Genome Research??IF:11.922

研究單位:澳大利亞加文醫學研究所空白

研究背景-中

基因組重排是癌癥中非常常見的一種變異,可導致多個染色體片段融合并產生衍生染色體(畸形染色體)。目前有很多技術可以檢測單個基因融合,卻無法按照其原有的復雜的基因組重排和鏈式融合重新組裝。而Bionano光學圖譜技術可以輔助組裝出兆堿基長度的基因組圖譜,從而能夠快速、高效地識別和鑒定癌細胞中的基因組結構變異。空白

研究策略-中

 

樣本選取:從確認患上高分化脂肪肉瘤的女性身體中提取并培養的高分化脂肪肉瘤細胞系T778。本次實驗使用了1×10^8個T778細胞系的高分化脂肪肉瘤細胞。

測序策略:Bionano NLRS(70X ) + Short-Read Sequencing (GRIDSS)

研究思路:

  1. 通過Bionano光學圖譜分析并組裝出腫瘤樣本的全基因組圖譜;
  2. 將組裝好的圖譜和人的參考基因組比對,發現大量的CGR,針對SV突變的幾種形式分別研究;
  3. 挑出SV結構變異的基因組做融合基因圖譜,重點研究融合基因物理結構變異和畸形染色體;
  4. 染色體易位連接點用短讀長測序填補光學圖譜的空隙部分。

空白

研究結果-中1. 全基因組光學圖譜構建

作者從1×108個T778細胞系(脂肪肉瘤)中捕獲了長度超過150kb的798,063個分子,通過全基因組Bionano的光學圖譜分析和組裝,從頭組裝出3338個一致性基因組圖譜。

20180417-文獻解析-結果附圖1

圖1全基因組光學圖譜構建流程(左圖)和組裝結果(右圖)

2. 結構突變檢測

將3338個一致性基因組與人的參考基因組GRCh38進行比對,繪制出該細胞系的整個染色體的結構信息圖譜,發現存在很多結構變異。

20180417-文獻解析-結果附圖2

圖2 ?一致性基因圖譜總結

通過和2017年已發表Bionano光學圖譜檢測其他腫瘤細胞系的文章進行對比,發現T778細胞系和其他的腫瘤細胞一樣也存在大量的插入、缺失、倒位和易位等結構變異。

20180417-文獻解析-結果附圖3

圖3?光學圖譜檢測結構變異

3. 融合圖譜

在這些共有基因組圖譜中,挑選出72個有結構變異的圖譜做融合圖譜。這些融合圖譜包含了112.3 Mb高度重排的基因組區域,說明鏈式融合具有極其復雜的基因組結構,包括內容、順序、方向和大小。

下圖舉例說明了一個典型融合圖譜的融合方式,并分別對23條染色體中的結構變異的類型進行統計。

20180417-文獻解析-結果附圖4

圖4 典型融合圖譜

4. 鏈式融合

在跨越147個染色體易位連接點,作者發現共有28 Mb序列無法比對到參考基因組。通過使用短讀長測序斷點識別來分析這些序列,最終鑒定并將399個序列片段定位到光學圖譜的間隙中,由此說明Bionano光學圖譜技術和短讀長測序的互補性。

20180417-文獻解析-結果附圖5

圖5 ?使用短讀長斷點調用校正光學圖譜融合序列

空白討論分析-中

 

CGR通常是由多個重疊的SV組成,從而導致重排特征的混淆,所以測序很難準確揭示融合事件的物理結構關系。Bionano光學圖譜旨在捕獲幾百到幾千個大小的單分子,從而可以觀察和分階段重排大分子。盡管長讀長測序和linked-read測序的持續發展顯示出前景,但整合不同數據類型的綜合方法對于徹底闡明CGR仍然是必不可少的。

 

貝瑞基因作為全球Bionano光學圖譜技術的踐行者,較先引進無需酶切即可進行熒光標記的DLS技術,可實現構建跨越整個染色體臂甚至完整染色體的超長基因組圖譜,更高效的捕獲基因組的線性結構、順序和方向等信息,為基因組研究帶來新的希望!

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