外显子组测序技术及其应用

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1、外显子组测序技术及其最新应用王莉娟，赵屮权，张家骅摘耍：外显子组测序(ExomeSequencing)是运用目标序列捕获技术将全基因组中的全部外显子序列捕获并进行高通量测序的一种基因组分析技术。较之全基因组测序技术，外显子组测序技术具有成本低、覆盖度高、准确性高等优点，在生物研究中得到了日益广泛的应用。本文介绍了外显子组测序技术的概念、方法及其优缺点，重点综述了外显子组测许技术在疾病遗传基础研究上的最新应用，以期为其他的基于外显子组测序的研究提供借鉴资料。关键词：外显子组测序；目标序列捕获；高通量测序；疾病；遗传基础Theexomesequen

2、cingtechnologiesanditsnewestapplicationAbstract:Exomesequencingisatechnologytocapturethewholeexonthoughtargetedsequencingtechnologyandthensequencingthecapturedexometoanalysistheexpressionofthewholegenome.Comparedwiththewholegenomesequencing,exomesequencinghasalowercost,ahigh

3、ercoverageandahigheraccuracy,andit'sbecomemoreandmoreapplied・Thispaperintroducedtheexomesequencingandthenewestapplicationondiseasegenetic,andtoprovidesomereferencetotheexomesequencingresearch・Keywords：exomesequencing；targetedcapture；nextgenerationsequencing；disease；genetic随着

4、第二代测序技术的发展，工业化高通量的研究模式极大地加速了人们对疾病的认识，为疾病的诊疗提供了新思路。但是全基组测序的研究费用太高，尤其是对大样本量的研究，许多研究者因此望而却步。另一方面，研究人员意识到虽然非编码区対基因表达冇调控作用，但编码区对疾病及表型性状起着关键的作用，开始选择优先关注编码区的信息，外显子组测序技术就应运而生，且迅速被广泛应用(图1)。1外显子组测序技术简介外显子(exon)是真核生物基因组DNA序列的一部分，可被转录为成熟mRNA,并在翻译过程中被表达为蛋白质。外显子组(exome)是一个物种基因组中的全部外显子的总和，

5、人类的外显子组序列只占全基因组序列的1%。外显子组测序(exomesequencing)技术是一种利用目标序列捕获(targetedcapture)技术将全基因组中的所有外显子区域DNA序列捕获并富集后再进行高通量测序获得蛋白编码区域DNA的基因组分析方法。由于外显子组测序的数据量远远小于全基因组测序的数据量，所以外显子组测序的成本更低。在成本相同的情况下，利用外显子组测序技术可以研究更多样木的蛋白编码信息，且外显子组测序具更深的覆盖度和更高的数据准确性［1］。2外显子组测序方法外显子组测序的大概步骤如下：(1)基因组DNA随机片段化(2)连接

6、测序接头，PCR扩增(3)探针杂交目标DNA(4)去除未结合的DNA片段(5)PCR富集目标DNA片段(6)qPCR检测目标DNA富集质量(7)高通量测序(8)数据分析(包括去除接头序列，序列质量剪切，参考序列mapping,SNPs和InDeis的检测及基因注释分析)。集中起来，外显子组测序主要操作步骤为外显子组捕获和DNA测序。2.1外显子组捕获目前，外显子组捕获技术已发展得相当成熟。总的来说，外显子组捕获的常用方法分为三大类，即芯片杂交捕获法、液相杂交捕获法和PCR捕获法。芯片杂交捕获法，首先选定目标DNA区域，在芯片片基上原位合成一系列

7、与目标区域互补的探针序列，利用这些序列对外显子区域进行捕获。在实验操作屮，打断的基因组片段会同探针进行杂交，而没有杂交的片段会被清洗掉。最后，与探针杂交的DNA片段被洗脱进行测序分析。目前基于芯片杂交的外显子组捕获平台主要有罗氏公司(RocheNimblcGcn)的2.1MScqCaparrayo液相杂交是通过在溶液中，目标DNA片段和带有亲和素标记分子的探针直接杂交，通过亲和素的分子反应使目标DNA片段锚定在带有亲和素的微珠上。然后将非目标DNA洗去，未洗脱的富集的DNA用于测序［2］。相对于芯片杂交，液相杂交更易操作，成本更低，且杂交效率更

8、高。目前外显子组液相捕获的平台主要有安捷伦公司(Agilent)的SureSelect外显子靶向序列富集系统，罗氏公司(RocheNimbleGen)