高通量测序技术在遗传性疾病实验诊断中的应用

《高通量测序技术在遗传性疾病实验诊断中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据《中国产前诊断杂志(电子版)》2016年第8卷第4期·专家笔谈·11高通量测序技术在遗传性疾病实验诊断中的应用吴丹黄欢孙丽洲”(南京医科大学第一附属医院产科，江苏南京210029)【摘要】高通量测序技术(high—throughputsequencing)又称“下一代”测序技术，具有高准确性、高灵敏性以及高性价比的绝对优势，对于传统医学和疾病研究而言是一次革命性的改变，对遗传性疾病的诊断和筛查起着非常关键的作用。本文介绍了高通量测序技术的作用原理，回顾新一代测序在遗传性疾病临床分子诊断实验室中的应用。随着高通量测序技术的继续发展和个性

2、化医疗的不断普及，不但会给生命科学研究带来更多的资源和便利，而且将对改善人类健康及生活质量起到巨大的作用。【关键词】高通量测序技术；遗传性疾病；实验分子诊断【中图分类号】R714．53【文献标识码】ADNA测序(DNAsequencing)即指测定组成DNA分子的核苷酸A、T、C、G的排列顺序。DNA测序作为一种重要的实验技术，极大地推动了分子生物学的发展，是分子生物学中最常用的研究技术之一。以Sanger法为代表的第一代测序技术帮助人们完成了从噬菌体基因组到人类基因组图谱等大量测序工作，但由于其存在成本高、速度慢、通量低等不足，并不是后基因

3、组时代最理想的测序方法。因此，为了满足研究的需要，第二代测序技术出现了，目前化较成熟的高通量测序技术主要包括罗氏公司的454测序技术、Illumina公司的Sol—exa测序技术以及ABI公司的SOl。iD测序技术3个主要测序平台[1]。但第二代测序技术仍有缺点，如读长较短，给后续的序列拼接、组装以及注释等生物信息学分析带来困难，该技术原理建立在PCR的基础上，DNA分子片段的数目比例在扩增前后有相对偏差，在一定程度上影响了基因表达分析，尤其是对大量表达的基因。这些缺点相对制约了第二代测序技术的应用和发展，因此第三代单分子测序技术应运而生。因

4、第三代测序技术采用单分子读取技术，有着更快的数据读取速度，同时不需要PCR扩增步骤，进一步降低了测序成本。现有的第三代测序平台主要有Helicosbiosciences公司的tSMSTMdoi：10．13470／j．cnki．cjpd．2016．04．004*通讯作者：孙丽洲，E—mail：lizhou—sun@163．corn(truesinglemolecularsequencing)技术平台、美国PacificBiosciences公司的SMRT(singlemoleculereal—time)技术平台、美国LifeTechnologi

5、es公司的基于FRET测序技术和美国IonTorrent公司、英国OxfordNanoporeNechnologies公司的纳米孔单分子技术心]。本文主要对高通量测序技术作简要介绍，并且回顾新一代高通量测序技术在遗传性疾病临床分子诊断实验室中的应用情况。1高通量测序技术简介高通量测序技术是一次性对几百万到十亿条DNA分子进行并行测序，又称为下一代测序技术，其可对一个物种的转录组和基因组进行深入、细致、全貌地分析，所以又被称为深度测序。该技术大都采用了大规模矩阵结构的微阵列分析技术一阵列上的DNA样本可以被并行分析，测序主要利用DNA聚合酶或D

6、NA连接酶和引物对模板链进行一系列的延伸，并且通过精细设备观察并记录连续测序过程中的光学信号。它的特点包括：①通过有序活化或者无序的阵列可以实现大规模的并行化，以提供高程度的信息密度；②不采用电泳，设备易于微型化，大大降低了样本和试剂的消耗量口]。高通量测序技术不仅可以用于全基因组测序、转录组和基因表达调控研究、DNA和蛋白质相互作用研究以及基因组DNA甲基化分析n]，也有助于疾病的诊断及管理[s]。随着高通万方数据12·专家笔谈·量测序技术的不断成熟和费用的逐步降低，测序技术也逐渐从科研走向临床，为临床上的一些遗传性疾病的研究提供了重要的分

7、子依据。2在遗传性疾病实验诊断中的应用2．1高通量DNA测序技术应用于唐氏综合征无创性产前检查(non-invasiveprenataltesting，NIPT)胎儿染色体非整倍体异常是孕妇需要进行产前诊断的主要原因之一，21一三体是胎JL二IiE整倍体异常的最常见类型，每年的发病率为1／800--1／600[6]。孕妇血清标志物一甲胎蛋白(AFP)、游离雌三醇(FE3)和绒毛膜促性腺激素(ft-HCG)是目前国内临床应用比较广泛的唐氏综合征孕中期产前筛查的3项指标，通过这3项指标水平间接反应胎儿的情况，缺点是会出现一定的假阳性和假阴性。传统

8、的产前诊断技术如绒毛、羊水和脐血细胞培养和核型分析有一定的流产率，在实际应用中给孕妇带来了一定的伤害和心理负担[71。2．1．1NIPT的简要发展史1997年香港中