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文檔簡(jiǎn)介
1、GenCapTM 全基因捕獲技術(shù)A technology invented from Johns Hopkins University01 捕獲技術(shù)簡(jiǎn)介02 技術(shù)比較03 應(yīng)用實(shí)例04 附錄Bert Vogelstein, 美國(guó)科學(xué)院院士; 霍普金斯大學(xué)Sidney Kimmel癌癥研究中心教授 世界界最著名的腫瘤基因?qū)<?,TP53抑癌基因發(fā)現(xiàn)者, 腫瘤中唯一一個(gè)演發(fā)模型VogelGram的發(fā)明人, 為腫瘤的基因?qū)W研究做出了重要的貢獻(xiàn)。伍建博士 2000-2004年在北京大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位; 2004-2008年在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)獲得博士學(xué)位; 2008-2011年在美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)完成博士后
2、訓(xùn)練, 并在美國(guó)霍普金斯大學(xué)Sidney Kimmel癌癥研究中心做兼職助理教授。全基因捕獲技術(shù)發(fā)明人捕獲測(cè)序能夠降低2/3的腫瘤研究測(cè)序費(fèi)用檢測(cè)100個(gè)腫瘤樣品?方法外顯子組725個(gè)腫瘤相關(guān)基因捕獲測(cè)序費(fèi)用100*1.8W=180W100*0.6W=60W捕獲測(cè)序能夠降低1/2的測(cè)序費(fèi)用直接用全外顯子測(cè)序100*1.8W=180W1、先用捕獲測(cè)序100*0.5W=50W2、假設(shè)有80個(gè)樣品發(fā)現(xiàn)都是已知突變,再對(duì)剩下的20個(gè)樣做全外顯子組測(cè)序。20*1.8W=36W50+36=86W檢測(cè)100個(gè)多基因遺傳病樣本?我們?cè)O(shè)計(jì)好的基因捕獲探針與客戶的DNA文庫(kù)混合,目標(biāo)區(qū)域基因片段被雜交到探針上,進(jìn)
3、而通過(guò)生物素和streptavidin的磁珠結(jié)合被吸附到磁珠上;通過(guò)洗脫處理就能將非目標(biāo)區(qū)域的DNA片段洗掉,得到我們所需要的目的基因, 利用新一代高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)目標(biāo)去域基因組進(jìn)行測(cè)序、分析,從而找出研究或臨床上所需要的生物信息?;虿东@技術(shù)原理和傳統(tǒng)測(cè)序(Sanger)比較傳統(tǒng)測(cè)序新一代測(cè)序樣本處理技術(shù)PCR擴(kuò)增基因捕獲突變檢測(cè)限15%0.5%成功率90%98%通量/儀器2M/周300G/周100個(gè)基因測(cè)序價(jià)格10-20萬(wàn)5000-10000元圖形展示幾種捕獲技術(shù)的比較羅氏NimbleGenAgilentIlluminaMyGenostics探針類型生物素化寡DNA核酸探針生物素化RNA探
4、針DNA探針單鏈DNA探針基因捕獲覆蓋度一般好一般好基因捕獲效率差一般一般好成熟Panel少少少25個(gè)個(gè)性化定制周期3個(gè)月2個(gè)月3個(gè)月30天捕獲試劑盒定制價(jià)格(50個(gè)以上)(2000-3000)*n(1000-2000)*n(1000-2000*n3-5W(無(wú)論多少樣本)成熟Panel基因數(shù)新生兒代謝疾病篩查Panel(篩查版):苯丙酮尿,丙酸血癥,同行半胱氨酸血癥等153新生兒代謝疾病篩查Panel(全面版):糖原累積病,尿素循環(huán)障礙等392自閉癥篩查Panel:2013/7月以前所有報(bào)道過(guò)與自閉癥相關(guān)的基因905耳聾基因Panel:2012年以前報(bào)道過(guò)與耳聾相關(guān)的基因102+線粒體700種
5、新生兒遺傳疾病基因Panel:(包括發(fā)病率較高的各個(gè)方面,但每科不是最全的)505遺傳性腫瘤相關(guān)基因Panel:家族性乳腺癌,大腸癌,前列腺癌,胃癌等91腫瘤個(gè)體化用藥Panel:(42個(gè)藥物代謝+118個(gè)高頻突變腫瘤基因)160腫瘤高頻突變基因Panel:Cosmic中腫瘤突變頻率最高的基因725神經(jīng)系統(tǒng)基因Panel:(ALS,CMT,LGMD,HSP)411眼科疾病基因Panel:(視網(wǎng)膜色素變性,青光眼,小眼球,黑朦,staugart等)371心血管疾病基因Panel:(肥厚心肌,擴(kuò)張心肌,馬凡等等)328癲癇疾病基因Panel:所有有癲癇癥狀的疾病相關(guān)基因308血液系統(tǒng)疾病基因Pan
6、el:(范可尼貧血,地中海貧血,血小板增多癥等)290腦白質(zhì)病基因Panel:腦白質(zhì)癥狀相關(guān)基因154線粒體病基因Panel:線粒體病相關(guān)的所有核基因,包括leigh綜合癥1033線粒體基因全長(zhǎng)16569bp:檢測(cè)每個(gè)位點(diǎn)0.5%以上的雜合度DMD全基因(2.2Mbp):包括內(nèi)含子,外顯子;檢測(cè)突變,插入缺失,重復(fù),能給出大片度重復(fù)缺失的斷裂點(diǎn)序列腦血管病Panel:CADASIL等腦血管病相關(guān)的基因12軟骨發(fā)育不全Panel:10成骨不全Panel:5白化病Panel: 白化病相關(guān)的基因9Kinome Panel: 所有Kinase基因537HBV、HIV、HPV、EBV病毒整合位點(diǎn)檢測(cè)應(yīng)用
7、實(shí)例1 :DMD全基因捕獲測(cè)序1.人類最大的基因,60%擴(kuò)增,缺失,40%突變,發(fā)病率1/3500.病人DNAMLPA或者芯片CGH技術(shù) 檢測(cè)出擴(kuò)增或缺失(60-65%) 桑格測(cè)序技術(shù)檢測(cè)出堿基突變(35-40%)病人DNA 新一代捕獲測(cè)序技術(shù)一次性同時(shí)檢測(cè)出擴(kuò)增,缺失,堿基突變(100%)傳統(tǒng)技術(shù)和捕獲測(cè)序技術(shù)流程對(duì)比A2.Wang, Z., Cui, F., Chen, D., Pu, C., Chen, Z., Yang, F., Wu, H. and Huang, X. (2013), Coexistence of peripheral myelin protein 22 and dy
8、strophin mutations in a chinese boy. Muscle Nerve. doi:10.1002/mus.23918DMD基因檢測(cè)結(jié)果無(wú)擴(kuò)增或缺失擴(kuò)增缺失 AAAGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTACTTCACTC TTCTAAAGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTACTTCAC CTTCTAAAGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTACTTCAC TCTTCTAAAGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTACTTCAC TTCTTCTAAAGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTACTTCA CTTCTTCTAA
9、AGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTACTTC ACTTCTTCTAAAGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTACTT TACTTCTTCTAAAGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTACT ATACTTCTTCTAAAGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTAC AATACTTCTTCTAAAGCTGTTTGTTAACGGTCCAGGTTTA突變A2.Wang, Z., Cui, F., Chen, D., Pu, C., Chen, Z., Yang, F., Wu, H. and Huang, X. (2013), Coexistence of
10、peripheral myelin protein 22 and dystrophin mutations in a chinese boy. Muscle Nerve. doi:10.1002/mus.23918DeletionaCGH發(fā)現(xiàn)D-WMXN樣本在X染色體31.831.9Mb處,存在約110Kb的缺失片段測(cè)序結(jié)果吻合A2.Wang, Z., Cui, F., Chen, D., Pu, C., Chen, Z., Yang, F., Wu, H. and Huang, X. (2013), Coexistence of peripheral myelin protein 22 an
11、d dystrophin mutations in a chinese boy. Muscle Nerve. doi:10.1002/mus.23918DuplicationHuahong是Liuxiaorui的母親,Huahong是攜帶者,Liuxiaorui是患兒?;純篖iuxiaorui是遺傳了Huahong重復(fù)的片斷。兩個(gè)人的位置應(yīng)該一致。測(cè)序發(fā)現(xiàn)的結(jié)果是兩人重復(fù)的區(qū)域一致Sample: CD3Deletion:chrX:31792441-31848733Test Result for Sample CD3說(shuō)明:Y軸為序列的數(shù)量,X軸為染色體位置,Y值加倍表示重復(fù);Y值趨于0意味著缺失
12、;本樣本在chrX:31792441-31848733區(qū)間發(fā)生大片段缺失,是導(dǎo)致DMD疾病的致病原因。下圖是正常樣本的覆蓋圖作為對(duì)照參考。應(yīng)用實(shí)例2:線粒體相關(guān)疾病線粒體病是一大類遺傳代謝病,發(fā)病頻率約為1/200.線粒體病主要包括:母系遺傳Leigh綜合征,線粒體肌病,多系統(tǒng)疾病、心肌病、進(jìn)行性眼外肌麻痹,Leer遺傳性視神經(jīng)病,線粒體肌病,肌病,糖尿病和 耳聾等等。線粒體大小16569bp,傳統(tǒng)測(cè)序復(fù)雜且費(fèi)用高昂。和傳統(tǒng)PCR方法相比,捕獲測(cè)序有如下優(yōu)勢(shì):操作簡(jiǎn)單,不需要設(shè)計(jì)特定引物,沒(méi)有PCR失敗的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)樣本質(zhì)量要求不高,石蠟包埋樣本等無(wú)法用PCR方法的樣本都適用測(cè)序的均勻性和覆蓋度較P
13、CR方法好 每一個(gè)堿基突變檢測(cè)靈敏度為2%線粒體相關(guān)心肌病輔助診斷實(shí)例樣本線粒體位置參考?jí)A基突變堿基突變堿基深度總測(cè)序深度突變頻率MG_S119410AT25512040.2118MG_S119501GA24618590.1323MG_S119829AG24843100.0575MG_S1191721GA24320730.1172MG_S1192222AG24713200.1871MG_S1192354CT25521060.1211MG_S1192485CT25530900.0825MG_S1193243AG18421090.0872MG_S1194821GA24421120.1155MG_S
14、1195581CT25417290.1469MG_S1196024GA24948700.0511MG_S1196217TC24950390.0494應(yīng)用實(shí)例4:TSC2外顯子缺失診斷實(shí)例2,謝某,被醫(yī)院診斷患有為結(jié)節(jié)性硬化癥,主要表現(xiàn)顏面部皮脂腺瘤、癲癇、智力不足及眼部視網(wǎng)膜等處的病變。亦可有顱骨鈣化,或合并心、腎、骨等部位的腫瘤。為常染色體顯性遺傳病。基因定位于9q34或16p13.3為腫瘤抑制基因,分別命名為T(mén)SC1和TSC2。 利用基因捕獲測(cè)序技術(shù),將TSC1, TSC2基因以及其他參考基因捕獲出來(lái)進(jìn)行新一代測(cè)序分析,100%檢測(cè)此基因的所有外顯子,在TSC2基因的40號(hào)外顯子上發(fā)現(xiàn)了p
15、.P1737L的突變,但是這個(gè)突變的意義還不是很明確,所以不能立即判定此病人是由這個(gè)突變導(dǎo)致的。進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)了TSC2基因在40-44號(hào)外顯子區(qū)域有缺失,導(dǎo)致TSC2蛋白縮短,功能缺失,可以判定為導(dǎo)致此病的主要原因。 40-44號(hào)外顯子缺失應(yīng)用實(shí)例5:多囊腎、成骨不全、馬凡綜合癥多囊腎PKD1,PKD2: PKD1:c.del9082CT黏脂貯積癥GNPTAB: p.Arg364X多巴反應(yīng)性肌張力障礙GCH1: p.Arg57Gln成骨不全COL1A1/COL1A2: COL1A2:p.Gly280Ser馬凡綜合癥FBN1: p.Gln1990X肥厚心肌病多基因: MYH7:R453
16、C 全外顯子測(cè)序診斷結(jié)果實(shí)例:病人,王某,56歲,女,有家族性遺傳病史,但不是很確定什么疾病數(shù)目總的新突變數(shù)812總的突變基因數(shù)486疾病相關(guān)基因突變數(shù)74無(wú)義突變數(shù)32錯(cuò)義突變數(shù)713剪切位點(diǎn)突變數(shù)67疾病相關(guān)基因中無(wú)義突變數(shù)7 (2種致?。┘膊∠嚓P(guān)基因中錯(cuò)義突變數(shù)63 (7種可能致病)疾病相關(guān)基因中剪切位點(diǎn)突變數(shù)5全外顯子測(cè)序診斷結(jié)果實(shí)例:病人,王某,56歲,女,有家族性遺傳病史,但不是很確定什么疾病家族性冷因性自體發(fā)炎綜合癥NLRP12顯性NLRP12:W408X家族性冷因性自體發(fā)炎綜合癥:家族性冷因性自體發(fā)炎綜合癥是冷因性蕁麻疹的一種變相形式,是較少見(jiàn)的慢性蕁麻疹?;颊咴诮佑|冷水或食用
17、冷飲數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)后,發(fā)生局部或全身性的蕁麻疹。家族冷因性發(fā)炎綜合癥基因攜帶者主要在青年時(shí)段發(fā)病,五年內(nèi)約有五成患者自行痊愈或改善,除上述接觸冷水或食用冷飲誘發(fā)的主因外,部分患者還會(huì)因?yàn)槠渌厥猸h(huán)境誘發(fā),比如因感染幽門(mén)桿菌,昆蟲(chóng)叮咬,藥物等而誘發(fā)。原發(fā)性開(kāi)角型青光眼MYOC顯性MYOC :R46X原發(fā)性開(kāi)角型青光眼:發(fā)病隱蔽,進(jìn)展較為緩慢,非常難察覺(jué),故早期一般無(wú)任何癥狀,當(dāng)病變發(fā)展到一定程度時(shí),可出現(xiàn)輕度眼脹、視力疲勞和頭痛,視力一般不受影響,而視野逐漸縮小。晚期視野縮小呈管狀時(shí),出現(xiàn)行動(dòng)不便和夜盲。有些晚期病例可有視物模糊和虹視。一般在幼兒或少兒時(shí)出現(xiàn)臨床表現(xiàn)。如在3歲以前發(fā)病,可出現(xiàn)羞明
18、、溢淚、眼瞼痙攣和大角膜;3歲以后發(fā)病,則可表現(xiàn)為少兒進(jìn)行性近視。根據(jù)美國(guó)Quigley的估算,2000 年全球的青光眼患者達(dá)6700萬(wàn)人,到2020年全球?qū)⒂星喙庋刍颊?960萬(wàn),其中原發(fā)性開(kāi)角型青光眼占2/33/4。 在亞洲,最近15年青光眼患病率的數(shù)據(jù)在不斷增加,受研究條件和診斷技術(shù)水平的限制,研究質(zhì)量參差不齊。1989年我國(guó)學(xué)者胡錚發(fā)表了順義地區(qū)青光眼患病率數(shù)據(jù),認(rèn)為原發(fā)性青光眼的患病率在一般人群中是0.68%。應(yīng)用實(shí)例7:線粒體相關(guān)眼病家系 方法:線粒體全基因捕獲測(cè)序,檢測(cè)每個(gè)2%以上的突變位點(diǎn)結(jié)果:母攜帶者:c.14484TC突變,突變率10.68%;子病人1:c.14484TC突
19、變,突變率100%;子病人2:c.14484TC突變,突變率100%;正常對(duì)照家庭成員:無(wú)突變應(yīng)用實(shí)例9:眼科疾病基因篩查方法:從2ml血液中提取DNA, 捕獲371種眼科相關(guān)疾病基因結(jié)果: (確診LCA1這種眼科疾?。颖荆喊l(fā)現(xiàn)GUCY2D:c.3176AC/-兩個(gè)堿基純合缺失,明確導(dǎo)致LCA1這種臨床較難判斷的眼科疾病。A1.Huang X-F, Xiang P, Chen J, Xing D-J, Huang N, et al. (2013) Targeted Exome Sequencing Identified Novel USH2A Mutations in Usher Syndr
20、ome Families. PLoS ONE 8(5): e63832. doi:10.1371/journal.pone.0063832應(yīng)用實(shí)例10:新生兒遺傳疾病確診項(xiàng)目:一新生兒,臨床患低血糖癥,新生兒黃疸,肌張力不高等表現(xiàn),臨床很難進(jìn)行明確診斷方法:從2ml血液中提取DNA, 捕獲700種遺傳疾病相關(guān)基因結(jié)果: DGUOK的基因編碼區(qū)c.500處發(fā)現(xiàn)TATC純合缺失,導(dǎo)致編碼框移位,蛋白功能缺失。因此,明確診斷該疾病為mitochondrial DNA depletion syndrome type 3 (MTDPS3) MIM:251880應(yīng)用實(shí)例11:X染色體全基因捕獲測(cè)序項(xiàng)目:X
21、連鎖的家系視網(wǎng)膜色素變性方法:從2ml血液中提取DNA, 捕獲X染色體上的所有基因結(jié)果: 通過(guò)基因連鎖分析,發(fā)現(xiàn)該家系成員的視網(wǎng)膜色素變性致病基因位點(diǎn)為:RPGR:S284X。通過(guò)此方法,找到了該家庭重要的發(fā)病原因,為臨床確診做出了重要參考。應(yīng)用實(shí)例12:癲癇疾病輔助診斷項(xiàng)目:癲癇疾病的病人,亞型太多,無(wú)法準(zhǔn)確判斷方法:從2ml血液中提取DNA, 捕獲315個(gè)癲癇相關(guān)基因深度測(cè)序結(jié)果: 基因染色體位置堿基改變氨基酸改變Het/hom測(cè)序深度可疑疾病CDKL5chrX186221541109delCFrameshiftHet785/881(0.47)Epileptic encephalopath
22、y, early infantile, 2X染色體顯性遺傳,高度懷疑應(yīng)用實(shí)例13:耳聾患者基因檢測(cè)實(shí)例項(xiàng)目:一耳聾患者,傳統(tǒng)的耳聾熱點(diǎn)篩查沒(méi)有檢測(cè)出相關(guān)基因方法:從2ml血液中提取DNA, 捕獲已知耳聾相關(guān)的102個(gè)基因的所有外顯子區(qū)域以及致病的線粒體相關(guān)區(qū)域結(jié)果: 通過(guò)基因分析,發(fā)現(xiàn)該耳聾患者的明確致病基因位點(diǎn)為:TMC1:D572N。通過(guò)此方法,找到了該家庭重要的發(fā)病原因,為臨床診斷及將來(lái)的產(chǎn)前診斷做出了重要參考。應(yīng)用實(shí)例14:ALS疾病相關(guān)基因檢測(cè)實(shí)例項(xiàng)目:一ALS疾病患者,急需檢測(cè)相關(guān)致病基因,以便其做產(chǎn)前診斷方法:從2ml血液中提取DNA, 捕獲已知ALS相關(guān)的27個(gè)基因的所有外顯子
23、區(qū)域,進(jìn)行深度測(cè)序結(jié)果: 通過(guò)基因分析,在其SOD1基因發(fā)現(xiàn)一個(gè)突變,該突變?cè)斐蒘OD1基因在其編碼區(qū)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)義突變(p. L85F)。此突變被報(bào)道與ALS直接相關(guān)。因此,找到了該樣本的明確致病性突變。應(yīng)用實(shí)例15:CMT疾病相關(guān)基因檢測(cè)實(shí)例項(xiàng)目:一臨床上被診斷為CMT疾病的患者,需要明確致病基因位點(diǎn)以幫助明確診斷,同時(shí)還可輔助其做產(chǎn)前診斷方法:從2ml血液中提取DNA, 捕獲已知CMT相關(guān)的33個(gè)基因的所有外顯子區(qū)域,進(jìn)行深度測(cè)序結(jié)果: 該樣本在經(jīng)由外顯子捕獲測(cè)序結(jié)果顯示,在其GJB1基因編碼區(qū)發(fā)現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)義突變(pArg75Gln),這種錯(cuò)義突變?cè)斐苫蚓幋a蛋白氨基酸組成的改變。此突變?cè)?/p>
24、報(bào)道與CMT直接相關(guān),因此明確了該樣本的致病原因。應(yīng)用實(shí)例16:新生兒疾病輔助診斷實(shí)例項(xiàng)目:一臨床上產(chǎn)生各種復(fù)雜癥狀,疑似leigh綜合癥,但又不能確證方法:從2ml血液中提取DNA, 捕獲700新生兒遺傳疾病相關(guān)的基因的所有外顯子區(qū)域,進(jìn)行深度測(cè)序結(jié)果: 該樣本在經(jīng)由新生兒700種遺傳疾病基因全部外顯子捕獲測(cè)序結(jié)果顯示,在其PDHA1的基因編碼區(qū)發(fā)現(xiàn)N164S純合突變,該突變?cè)粓?bào)道與Pyruvate dehydrogenase deficiency相關(guān), 導(dǎo)致X連鎖的Leigh Syndrome.因此,對(duì)該患者進(jìn)行了確診,同時(shí)還找到了致病原因。A3.Yang, Y., J. Wu, H.
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