外显子组测序的机遇与挑战

文章来源:中华检验医学网 发布时间:2011-09-21
2009年,基因组定向捕获工具的出现,让外显子组的捕获成为可能.科学家们普遍认为外显子组测序比全基因组测序更有优势,特别是对罕见的单基因疾病.不仅仅是费用更低,数据的阐释也更为简单.

本期《Genome Biology》出了一个外显子组测序的特刊,华盛顿大学的Jay Shendure副教授作为杂志的特邀编辑,发表了一篇关于外显子组测序的社论。在这篇文章中,Shendure讨论了外显子组测序的机遇和挑战。

2009年,基因组定向捕获工具的出现,让外显子组的捕获成为可能。科学家们普遍认为外显子组测序比全基因组测序更有优势,特别是对罕见的单基因疾病。不仅仅是费用更低,数据的阐释也更为简单。因此,外显子组测序去年也被《Science》杂志评为年度十大突破。

这一期特刊,外加200多篇已发表的论文,也证实了外显子组测序这种新兴技术的成功。它能协助确定单基因疾病以及一些遗传异质性疾病的分子缺陷,鉴定各种癌症中反复突变的基因,并为人类进化和群体遗传学提出新见解。由于这一技术的广泛应用,迄今已有超过1万个外显子组被测序。

对于它的广泛应用,Jay Shendure总结了五方面的因素:1)新一代测序仪的广泛采购;2)出色开源软件的出现,例如bwa和samtools;3)外显子组捕获试剂的快速开发和商业化,例如安捷伦的SureSelect,罗氏Nimblegen的SeqCap;4)每个样本的价格相对较低,让外显子组测序更易普及;5)多个研究小组有样本在手,有动力开展外显子组测序。

然而,目前全基因组测序的费用已降至几千美元。如果有一天,外显子组测序和基因组测序的费用相差无几,有人担心,外显子组测序还有存在的必要吗?于是,Jay Shendure讨论了这一技术所面临的机遇和挑战。

他认为,外显子组测序未能解决相当大比例的孟德尔表型,即使是在遗传结构已清楚的模式生物中。如果我们希望解决所有的孟德尔遗传病,那么了解这些失败的基础将是至关重要的。同时,人们很想了解稀有变异对常见病的作用。许多研究都从外显子组测序开始,但是仍在进行中,因为需要大量的样本,才具有说服力。

外显子组测序鉴定出大约2万个变异,而全基因组测序鉴定出400万个变异。尽管蛋白改变的变异与其他变异的分离优先被证明是有用的,但无疑也是粗略的。从外显子组转移到基因组,为了未知的信号增加,我们要承担100倍的噪音增加。因此,我们需要更精密的方法,为编码和非编码变异分配更加适当的“先验值”。

尽管如此,作者认为外显子组测序代表了“高产的遗传学”,通过较少样本的外显子组测序和适中的投资,就可以明确鉴定新的疾病基因。随着分析成本的进一步降低和分析精密度的提高,这种模式的生产力也会提高。

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