外显子组测序(Exome Sequencing)是指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后进行高通量测序的分析方法。与全基因组测序相比,外显子组测序只需针对外显子区域的DNA,因此它可以更加经济、高效地发现与疾病相关的变异,然后结合公共数据库的注释信息研究变异序列的生物学意义。目前广泛应用于分子标志物、遗传图谱、发育进化、突变以及关联分析等研究。

技术路线
样本DNA质检 → 外显子捕获建库 → 上机测序 → 原始数据 → 高质量数据 → 变异(SNP/InDel)检测及注释 → 高级分析

技术参数

样本要求 捕获平台 测序策略 测序深度 项目周期
样本类型:DNA
样本总量:≥2μg
样本浓度:≥50 ng/µl
基于NimbleGen或者Agilent平台的液相捕获芯片 HiSeq PE150 单基因病/复杂疾病:>50×
肿瘤:>100×
40个工作日

 

生物信息分析

基本数据分析 高级数据分析(单基因病)
数据质控:去除接头污染和低质量数据;
与参考序列进行比对、统计测序深度及覆盖度;
SNP/InDel/SV/CNV检测、注释及统计;
基因注释分析等。
突变位点过滤
显 / 隐性遗传模式分析
候选基因功能注释
基因功能及通路分析
家系连锁分析
纯合子区域(ROH)分析
高级数据分析(复杂疾病) 高级数据分析(癌症)
 突变位点过滤
显 / 隐性遗传模式分析
候选基因功能注释
新生突变筛选及分析
候选基因功能富集
蛋白互作网络分析
易感基因筛查
NMF 突变特征及突变频谱分析
已知驱动基因筛选
高频突变基因统计及通路富集分析
高频 CNV 分布及重现性分析
肿瘤纯度/倍性分析

 

应用领域

孟德尔疾病、复杂疾病、癌症、群体研究等。

相关案例

全外显子测序发现胰腺癌新治疗靶点

胰腺导管腺癌(PDA)是一种预后非常差的恶性疾病,需要深入了解该疾病的病因以开发靶向治疗方案。美国科学家对109名PDA病人进行了全外显子测序。结果表明,导致PDA发生的病因事件与肿瘤突变谱具有明显相关性;拷贝数的改变会靶向多个肿瘤抑制/致癌基因位点,但是唯独MYC基因的扩增与PDA恶性程度和腺体亚型相关;PDA疾病中有多个新的突变基因,部分基因对于该疾病的预后效果具有重要影响,在超过90%的病例中观察到KRAS突变,但编码Q61密码子的基因与病人存活率增加具有特异性关联;癌基因BRAF突变与KRAS互相排斥,并且与vemurafenib治疗PDA模型的敏感性相关;Wnt信号通路、染色质重塑、Hedgehog通路、DNA修复和细胞周期进程中的相关基因都会发生高频率突变。该研究为发现PDA治疗靶点提供了重要信息。

图1. PDA突变统计

 

图2. 109例PDA病人测序中SNV(绿色) 和INDELS(黄色)变异检测

 

参考文献

Witkiewicz A K, McMillan E A, Balaji U, et al. Whole-exome sequencing of pancreatic cancer defines genetic diversity and therapeutic targets[J]. Nature communications. 2015, 6