尽管人类基因组学已经获得了长足的发展,但传统的NGS测序依然对那些串联重复区域的读取存在遗漏。然而已有研究表明,相当一部分的串联重复序列的重复次数与神经退行性疾病有直接的关联。
这一现状使得对神经退行性疾病的研究与质量急需更为精准的技术来判断和诠释相关重复序列的完整信息。
在此,我们将向您介绍一系列的案例,以了解PacBioHiFi测序技术在神经退行性疾病相关研究中,所发挥的重要作用。
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TheProblem
神经退行性疾病是神经元结构或功能逐渐丧失(包括神经元死亡),而导致功能障碍的一类疾病,包括帕金森病(Parkinson’sdisease,PD)、阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)、亨廷顿氏病(Huntingtondisease,HD)、肌萎缩侧索硬化症(Amyotrophiclateralsclerosis,ALS,俗称渐冻人症)以及脊髓性肌萎缩症(Spinalmuscularatrophy,SMA)等等。这往往是一类发展性,不断进行中的、具有致死性的复杂疾病。已经有研究表明人类基因组中40多个串联重复扩张(TandemRepeatExpansions)与神经退行性疾病的致病因素相关,然而短读测序不能捕捉到这些大的重复扩张,导致它们在许多研究中被遗漏。
大量重复扩张的区域是短读长测序技术的难点,而PacBio的HiFi测序则轻而易举的全面覆盖
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TheSolution
为了确定神经退行性疾病的遗传驱动因素,往往需要获得完整的基因组图谱,用以检查全范围基因组变异,这就包括了以前认为不可能测序的区域。
PacBio的高精度的长读长测序技术——HiFi测序,使得科学家们能对这些过去无法读取的区域发起挑战。通过HiFi测序,能够对这些区域中的碱基进行挨个测序,并同时对那些非常大的重复序列进行全面而完整地展示。基于单分子实时(SMRT)测序的HiFi测序技术已经揭示了序列重复相关的多种神经系统疾病,如脆性X综合征、共济失调等。这些发现清楚地揭示了重复序列的数量和其中难以发现的碱基中断,使科学家对神经疾病的遗传基础有了更全面的了解,也给神经退行性疾病的早期诊断带来了新的曙光。
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TheResults
在接下来的几篇文章中,我们即将向您逐一介绍PacBio测序技术在神经退行性疾病中的具体案例。特别是与神经退行性疾病高度相关的重复序列的检测和分析方法,希望能给您的相关研究带来一定的启发。
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SMRT测序帮助华盛顿大学研究者揭示与ALS相关的串联重复
这一发现始于华盛顿大学的医学遗传学助理教授PaulValdmanis和他实验室的博士后研究员MeredithCourse,他们一直感兴趣于可变数量串联重复(VariableNumberTandemRepeats,VNTRs)的相关研究。在这一发现的过程中,他们对一个已有数位成员患上肌萎缩性侧索硬化症(ALS),即渐冻症的多代大家族