南京信帆生物：千年基因外显子组测序技术手册

一、技术简介

随着社会生活水平的提高，人类健康问题也越来越多的受到社会各界的关注。传统的遗传疾病研究模式是采用显带分析、核型分析、FISH、遗传标记、PCR-DNA测序等传统试验方法来寻找与疾病相关的DNA变异，这些方法各有各的特点，但都存在工作量大、效率低、分辨率低等一系列的限制。新一代高通量测序技术的出现，为遗传疾病的研究提供了全新的思路。

2009年，基因组定向捕获工具的出现使外显子组测序成为可能。2009年9月，*篇关于外显子组测序的原理验证文章于Nature杂志上发表。来自华盛顿大学的Jay Shendure通过对四名Freeman-Sheldon综合征患者的外显子组测序，找到了已知的致病基因MYH3。随后，该团队将这种技术应用于米勒综合征的研究，通过对患者编码区序列的捕获及深度测序，鉴定出单个候选基因DHODH，并经Sanger测序验证其他患者中存在该基因的突变。

外显子组的序列仅占全基因组序列的1%左右，但大多数与疾病相关的变异位于外显子区。通过外显子组测序可鉴定约8万个变异，全基因组测序可鉴定300万个变异，因此，与全基因组测序相比，外显子组测序不仅费用较低，数据阐释也更为简单。外显子组测序技术以其经济、有效的优势广泛应用于孟德尔遗传病、罕见综合征及复杂疾病的研究，并于2010年被Science杂志评为突破之一。近两年外显子组研究相关的SCI文章已发表千余篇，已对数百种疾病展开了深入研究，研究结果推动了人类医学的研究。

二、技术优势

• 直接对蛋白编码序列进行序列测定，找出影响蛋白结构的变异。
• 高深度测序，可发现常见变异及频率低于1%的罕见变异。
• 针对外显子组区域测序，约占基因组的1%，有效降低费用、周期、工作量。

三、应用举例

四、方案设计

相比传统测序，外显子测序能够迅速的获得所有外显子区域的遗传信息，在大幅提升效率的同时显著降低了研究成本；相比全基因组测序，外显子测序能够在缩短实验周期、减少数据分析量及实验投入的基础上有针对性的得到大部分全基因组测序所能得到的信息。基于外显子组测序良好性价比，该方法目前在上已经被广泛的应用于遗传病和癌症研究中。

1. 单基因疾病研究方案

首先需要按照疾病表型对家系成员进行严格筛查，明确其患病情况并进行该疾病研究的背景调查。在找出该疾病已经有一些研究背景和相关的致病基因报道，可通过传统PCR测序方法对已知的疾病相关变异进行验证和初筛；确认所研究的样本中未发现相关的基因变异，那么可以挑选一个或数个相同疾病家系的核心成员成员进行外显子组测序。每个家系中的患病个体选取3-5个样本，正常个体选取1-2名作为对照进行研究。按照疾病模型(AD，AR等)及样品的家系信息对测序得到的结果进行分析，缩小候选变异的范围，经过多种注释、筛选后过滤掉对功能无影响的变异及公共数据库中的常见变异，再使用传统PCR测序进行样本扩大化验证及相关的功能研究，zui终确定疾病相关变异。

单基因遗传病研究举例：

a． 家系图：

 
b． 分析思路：
1). 隐性纯合突变致病：两个患者共享相同的纯合突变，父母为杂合携带者。
2). 复合杂合突变致病：两个患者具有相同的突变，即在一个基因内有两个不同的杂合变异，而父母分别为这两个杂合突变的携带者。
3). 显性模式（新生突变）：找两个患者共有的杂合突变，而父母不带有该突变。

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