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技术简介


全外显子测序 (Whole-exome sequencing,WES)是应用频率最高的基因组测序方法。外显子是人基因组的蛋白编码区域,利用序列捕获技术可以将其DNA捕获并且富集。虽然外显子区域不到全基因组的2%,但是却集中了大部分疾病的致病突变位点。



优势

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全外显子测序应用领域

        

技术路程


全外显子测序技术流程


     

样本要求



全外显子测序样本要求



案例解析


LIMA1突变促进低血浆LDL胆固醇同时降低肠道胆固醇吸收


A LIMA1 variant promotes low plasma LDL cholesterol and decreases intestinal cholesterol absorption



案例解析


设计思路

设计思路


研究结果


对3例低LDL-C及1例正常LDL-C的受试者样品进行WES。通过显性遗传模型过滤常见变异并对突变进行功能预测,得到7个候选基位点。通过Sanger测序验证LIMA1-K306fs 突变唯一与该家族中低LDL-C表型共分离的突变。

图1 外显子测序结果过滤策略

LIMA1-K306fs是之前未知的突变,未在包括ExAC以内的任何数据库中被报道。进一步在510位具有正常LDL-C和509位具有低LDL-C的中国哈萨克族人中对LIMA1编码区进行了目标区域测序。在正常LDL-C组没有发现K306fs变异,而在低LDL-C组中又发现了1例K306fs杂合子。

全外显子测序  蓝色 宋+A-20.jpg


深入研究发现,LIMA1特异性表达在小肠上,通过与NPC1L1蛋白互作将后者锚定到肌球蛋白Myosin Vb上,从而调控小肠胆固醇的吸收。



研究结论


该研究从中国的一个哈萨克族家庭中鉴定出LIMA1基因的罕见移码变异,该变异与遗传性低LDL-C和较低胆固醇吸收共存。通过对小鼠和人类的研究,鉴定出LIMA1是调节肠道胆固醇吸收的一类重要蛋白质。为降胆固醇提供了新的药物研发靶点。


参考文献

Zhang YY , Fu ZY ,et al. A LIMA1 variant promotes low plasma LDL cholesterol and decreases intestinal cholesterol absorption[J]. Science, 2018.

FAQ


Q外显子测序的优点是什么?


A

外显子测序是全基因重测序的一个较为经济的替代手段,对研究基因的SNP、Indel等具有较大的优势。人的全基因组约3G,外显子占人全部基因序列的1%,而且是关键的1%。重测序一般需要测30X,即90G数据,外显子测序一般测50-100 X,在实现较低成本的前提下对发生突变后最有可能影响功能改变的序列进行针对性的研究,性价比高。



Q

外显子组捕获测序中的捕获特异性(capture specificity)及覆盖度(coverage ratio)分别指什么?



A

捕获特异性(capture specificity),指比对到目标区域的有效数据量占总的数据量的比例。捕获效率的高低不影响数据质量,只影响数据的有效比例。特异性越高代表所关注的目标数据的利用率也越高。

覆盖度(coverage ratio)是目标区域被覆盖到的比率,一般外显子的覆盖度都可以达到95%以上;随着深度的增加,覆盖度也会增加。




Q外显子捕获可以做CNV吗?


A

由于外显子测序有杂交捕获的过程,这样就会涉及捕获效率。各外显子的杂交效率不同,其同源竞争的情况也不同,所以不同的外显子的覆盖率存在差异。一般情况下,外显子测序不能用于CNV的检测,但在癌症研究中,利用癌组织和癌旁组织对照,可以检测somatic CNV。




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