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基因组的那些事儿--基础

2019-06-01  本文已影响67人  刘小泽

偶然间翻出来了18年学习jimmy的”直播我的基因组系列“所做的一些理解,文章写于18.7.30,因为当时感觉工程浩大,所以迟迟没有发出来,但现在我想,“攒着攒着就烂了”,好的内容不能浪费,不踏出第一步,之前的努力就都白费了。当然自己可能还有一些理解不到位的地方,后续内容会补充完整

关于基因组

正常人都是有22对常染色体加XY性染色体。基因组是指生物体所携带的一套完整的单倍体序列,也就是22条+X+Y。每个染色体包括全套基因和间隔序列。他们由A、T、C、G碱基组成,总共长度大约是30亿个碱基。


关于基因检测

随着社会的发展,人们对于健康愈发重视,开始涌现了大量的基因检测,它的个性化定制再加上后续的医师指导,更加准确和便捷获得自身健康信息,预计未来会代替传统体检。

基因检测是在分子水平上对人体遗传密码进行破译,通过单核苷酸多态性GWAS的分析对人体患病风险进行预测,从而进行预防干预及个体化治疗。目前全基因组测序成本(30X)已经不足一万元,这种测序就是来检测全部的30亿个碱基对是如何排列的,得到从第一个到第30亿个碱基的排列方式。

全基因组检测帮助确诊引起某个疾病的病因,尤其是癌症病人;或者指导有家族性后发遗传病的病人进行有针对性的治疗,比如安吉丽娜·朱莉接受预防性的双侧乳腺切除。

怎么测: 最常用illumina的二代测序,测序长度在150-250bp,取几百万的细胞破碎后,把所有的染色体随机打断成小片段,一个个进行测序,会测得上亿个片段

【还有一种是三代测序,不需要PCR过程,直接对每一条DNA分子进行测序,长度1w-5w nt(因为没有经过PCR,一直是单链状态测,所以不存在碱基对bp,只能称之为碱基nt),准确度要低一些】

测哪里: 也就是测序的样本从哪里获得?

唾液?:唾液肯定可以提取出DNA,而且也最方便。但是会混在口腔微生物的DNA,即使后来通过比对人类参考基因组来去除污染,但最后大概三成数据是要被浪费的。目前基于取唾液兴起的基因检测是测一部分高频变异位点,那不是做的全基因组测序,是利用基因芯片技术进行,成本在三位数


23魔方

血液?除非提供者正患有菌血症(外界的细菌经由体表的入口或是感染的入口进入血液系统后,在人体血液内繁殖并随血流在全身播散),一般血液是最纯净的。从血液里面分离白细胞然后提取DNA的技术也是非常成熟的。

测序报告:


处理流程

数据来源:

一般推荐:全基因组测序,覆盖度30X,也就是90G的raw data,测序策略是PE150,采用illumina的HiSeq X,DNA小片段文库(350bp)进行建库。

几个名词:

Hiseq系列~HiSeq 2000,HiSeq 2500,HiSeq 3000,HiSeq 4000
HiSeq系列测序仪问世以来,以通量高,产量大,生产规模著称,能够快速、经济的进行大规模平行测序,在大型全基因组测序,全转录组,全外显子组测序,靶向基因测序方面优势明显。HiSeq 3000/4000系统基于成熟的HiSeq 2500系统,采用创新的有序流动槽技术最大限度提高效率,3.5天内可完成12个基因组、100个转录组或180个外显子组测序

HiSeq X系列——HiSeq X Five,HiSeq X Ten
HiSeq X Ten系统的问世完成了人类历史上一大里程碑事件——千元基因组时代的到来。HiSeq X Ten系统是由一套共10台超高通量的HiSeq X仪器组成,其中每台仪器可在3天内产生高达1.8 Tb测序数据,即每天高达600 Gb。10台联合工作,每年能带来超过18,000个人类基因组,而每个基因组的价格约为1000美元,让癌症和复杂疾病的研究达到新的水平

至于NovaSeq嘛,应该是17年开始交付使用,被称为“史上最贵洗衣机”的NovaSeq6000,以其酷炫的外形和美丽的价格(100w美金)成为了高端测序领导者,旨在冲刺“100美元基因组测序”。它的通量更高,运行周期48小时,2个flowcell每次产生大于2Tb的数据。另外还有它兄弟Novaseq 5000,差异就是他们的流动槽,5000可以运行S1、S2两种,6000可以运行S1、S2、S3、S4四种,一个S4流动槽每次运行可达到80-100亿数量的reads / clusters。双S4流动槽运行可以不到两天内解码48个人类基因组(6万亿硷基通量),比双S2流动槽通量翻三倍


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