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研域（上海）化學(xué)試劑有限公司


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公司動(dòng)態(tài)

新技術(shù)攻克PacBio單分子測(cè)序中的堿基錯(cuò)讀的

閱讀：423發(fā)布時(shí)間：2012-7-24

　　來(lái)自冷泉港實(shí)驗(yàn)室（CSHL）的一位定量生物學(xué)家及其同事開發(fā)出了一種混合錯(cuò)誤校正新方法，攻克了PacBio單分子測(cè)序的重大問(wèn)題，可將長(zhǎng)讀序的準(zhǔn)確度提高到99.9%。這一研究成果發(fā)布在7月1日的《自然生物技術(shù)》（NatureBiotechnology）雜志上。
　　
　　領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是冷泉港實(shí)驗(yàn)室助理教授MichaelSchatz以及馬里蘭大學(xué)和國(guó)家生物防衛(wèi)分析和對(duì)策中心的AdamPhillippy和SergeyKoren。
　　
　　在這篇文章中，研究小組開發(fā)了一個(gè)軟件包可校正PacBio單分子測(cè)序中的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題：?jiǎn)畏肿訙y(cè)序中的堿基錯(cuò)讀。但PacBio單分子測(cè)序的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定的讀序片段比當(dāng)前其他二代測(cè)序技術(shù)長(zhǎng)100倍，由此獲得的基因組結(jié)構(gòu)信息比目前第二代測(cè)序技術(shù)更完整。
　　
　　Schatz及研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)一種數(shù)學(xué)算法保留了PacBio測(cè)序技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)，消除了它的主要缺陷。他們將測(cè)序讀序錯(cuò)誤率從15%減少為不到千分之一。這一數(shù)學(xué)算法以開放源代碼的形式發(fā)布到萬(wàn)維網(wǎng)上，大大提高了第三代測(cè)序在整個(gè)生物醫(yī)學(xué)研究界的實(shí)用性。
　　
　　研究人員將這種算法應(yīng)用于多種生物測(cè)序中，小到噬菌體病毒，大到復(fù)雜的鸚鵡基因組，都得到了良好的結(jié)果，展示了PacBio單分子測(cè)序技術(shù)廣泛的應(yīng)用范圍。
　　
　　“一條染色體，一個(gè)重疊群”
　　
　　使用這種方法使PacBio單分子測(cè)序技術(shù)的長(zhǎng)讀長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)得到了良好的展現(xiàn)，其存在的高錯(cuò)誤率也得到了糾正，能夠并的組裝基因組，使得“一條染色體，一個(gè)重疊群”的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)變的可能。
　　
　　鸚鵡基因組大小超過(guò)人類基因組的三分之一，而發(fā)現(xiàn)鸚鵡基因組的*性就要?dú)w功于第三代PacBio測(cè)序的長(zhǎng)片段讀序優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前使用的第二代測(cè)序技術(shù)生成大量的短的重疊群，而每個(gè)片段的一致版本是許多讀序疊加的結(jié)果，雖然非常，但這些拼圖小塊太短，難以用來(lái)裝配特定基因組區(qū)域，如包含長(zhǎng)重復(fù)序列的區(qū)域。
　　
　　這種方法被稱為‘混合錯(cuò)誤校正（hybriderrorcorrection），研究人員充分利用了第三代測(cè)序儀PacificBiosciencesRS的讀長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，并在其中混入第二代測(cè)序儀生成的短讀序數(shù)據(jù)。用公共基因組裝配程序CeleraAssembler處理這兩種數(shù)據(jù)，生成的裝配結(jié)果準(zhǔn)確性達(dá)到99.9%，拼接的重疊群平均長(zhǎng)度是第二代測(cè)序儀所能得到的兩倍以上。隨著單分子測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計(jì)這一混合方法得到的重疊群還會(huì)增長(zhǎng)。
　　
　　快速的denovo拼接有助于發(fā)現(xiàn)大片段的結(jié)構(gòu)變異，對(duì)理解癌癥基因組和存在融合基因、拷貝數(shù)變異和大范圍結(jié)構(gòu)變異的疾病遺傳變化具有重要意義。
　　
　　高質(zhì)量的基因組裝配對(duì)于基因組注釋和比較基因組分析尤為重要。許多微生物基因組分析取決于基因組測(cè)序的完成，但舊測(cè)序技術(shù)成本高昂。對(duì)高等生物進(jìn)行高質(zhì)量的基因組分析則依賴于測(cè)序捕捉到詮釋基因的DNA段。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)基因組中存在自發(fā)性的結(jié)構(gòu)改變，即拷貝數(shù)變異，這使得通過(guò)長(zhǎng)片段DNA讀序和組裝獲得病患個(gè)體清晰準(zhǔn)確的全基因組信息非常重要。
　　
　　Schatz和他的同事們通過(guò)混合第二代測(cè)序技術(shù)進(jìn)行錯(cuò)誤校正的方法，使PacBio測(cè)序讀序相關(guān)的錯(cuò)誤率不再是基因組裝配的障礙。利用PacBio測(cè)序技術(shù)的長(zhǎng)讀序結(jié)合與之互補(bǔ)的短讀序可以有效進(jìn)行基因組裝配，完成此前不可能實(shí)現(xiàn)的測(cè)序任務(wù)。
　　
　　而PacBio單分子測(cè)序技術(shù)生成的重疊群更長(zhǎng)，能更好組裝較大的基因組片段，包括那些長(zhǎng)重復(fù)片段。Schatz和研究團(tuán)隊(duì)希望在提高測(cè)序準(zhǔn)確率的同時(shí)保留單分子測(cè)序的這一優(yōu)勢(shì),他們通過(guò)有效結(jié)合第二代和第三代測(cè)序技術(shù)的優(yōu)勢(shì)做到了這一點(diǎn)。

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