近年來,，隨著科技的發(fā)展以及研究的深入,，科學(xué)家在其研究中不斷開始使用高通量測序技術(shù)以及全基因組深度測序技術(shù),，這些測序技術(shù)的應(yīng)用更加加速了研究者的課題研究的深度以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性,。
高通量測序技術(shù)（High-throughput sequencing）又稱為下一代測序技術(shù),，其以能一次并行對幾十萬到幾百萬條DNA分子進(jìn)行序列測定等為標(biāo)志,，該技術(shù)可以分為很多種,，比如大規(guī)模平行簽名測序、DNA 納米球測序等,。
高通量測序技術(shù)是對傳統(tǒng)測序一次革命性的改變,，可以輕松實(shí)現(xiàn)一次對幾十萬到幾百萬條DNA分子進(jìn)行序列測定，其也被稱為深度測序(deepsequencing)技術(shù),。
全基因組測序技術(shù)即是對未知基因組序列的物種進(jìn)行個體的基因組測序技術(shù),，在1986年研究者Renato Dulbecco提出人類基因組定序，全基因組測技術(shù)包括提取基因組DNA,、隨機(jī)打斷,、基因簇制備、對插入片段進(jìn)行測序等過程,。
全基因組測序覆蓋面廣,，能檢測個體基因組中的全部遺傳信息；準(zhǔn)確性高,，其準(zhǔn)確率可高達(dá)99.99%,。
在此，小編匯總了近一年來關(guān)于高通量測序技術(shù)和全基因組測序技術(shù)應(yīng)用的一些亮點(diǎn)研究,。
高通量測序篇
【1】Nature：高通量測序技術(shù)揭秘人類自體免疫病的發(fā)病根源
來自英國倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院及倫敦大學(xué)的研究者通過對迄今為止的人類疾病進(jìn)行的大批測序,，來調(diào)查六種自身免疫疾病的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，相關(guān)研究刊登于近日的國際雜志Nature上,。
這些疾病包括自身免疫性甲狀腺病、脂瀉病、克羅恩氏病,、銀屑病,、多發(fā)性硬化癥及I型糖尿病，其致病原因尚不清楚,，在每一種疾病中,，其部分遺傳性可以通過已經(jīng)鑒別出的基因突變所解釋，目前新型的技術(shù)可以鑒別出這些疾病發(fā)生的某些弱效應(yīng)的基因突變,。
這項研究中,，研究者使用高通量的測序技術(shù)來尋找新的基因突變，包括罕見的以及潛在的高風(fēng)險突變基因,，研究者在將近42,，000名個體中鑒別出了25個此前鑒別出的風(fēng)險基因。研究者表示,，這些疾病的遺傳風(fēng)險很有可能包括成百上千的弱效應(yīng)突變,，而這些突變在人群中卻是非常常見的。
【2】PLoS one：分析高通量短序列數(shù)據(jù)程序包
中科院西雙版納熱帶植物園研究員Chuck Cannon與北京基因組所和美國得州理工大學(xué)的科研人員合作,，研發(fā)出可直接分析高通量短序列數(shù)據(jù)的程序包,，簡化了高通量數(shù)據(jù)的比較基因組和轉(zhuǎn)錄組研究。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《科學(xué)公共圖書館—綜合》,。
據(jù)Cannon介紹,，高通量測序又稱“下一代”測序，可一次并行對幾十萬到幾百萬條DNA分子測序,。因此,，這種測序方法能對物種的轉(zhuǎn)錄組和基因組進(jìn)行比以往更為全貌的分析。
但是,，由于“下一代”測序技術(shù)原始數(shù)據(jù)的讀長只有數(shù)十或一兩百個堿基,，按照傳統(tǒng)的分析流程，必須要采取生物信息學(xué)工具將這些短的堿基數(shù)據(jù)組裝成較長的序列組或基因組框架,，才能進(jìn)一步取得具有生物學(xué)意義的結(jié)果,。這制約了此類數(shù)據(jù)在沒有參照基因組的非模式生物基因組研究中的發(fā)展。
“我們研發(fā)的直接分析高通量短序列數(shù)據(jù)的程序包,，可直接通過檢測數(shù)據(jù)中kmer片段是否存在和出現(xiàn)頻次,，來探討一定數(shù)量目標(biāo)基因組中的序列差異，所以該程序包可突破此類數(shù)據(jù)經(jīng)常面臨的生物信息學(xué)的分析瓶頸,。”Cannon告訴記者,。
【3】Genome Res.：基于染色質(zhì)免疫沉淀和高通量測序的鑒定DNA易損位點(diǎn)的手段
北京生命科學(xué)研究所杜立林實(shí)驗(yàn)室在《Genome Research》雜志在線發(fā)表題為“Mapping genomic hotspots of DNA damage by a single-strand-DNA-compatible and strand-specific ChIP-seq method”的文章。
在細(xì)胞的正常生理過程中,，特別是DNA復(fù)制的過程中,，DNA有可能發(fā)生損傷,，從而對基因組的穩(wěn)定性造成威脅?；蚪M結(jié)構(gòu)與功能的不均一性使得在不同位置發(fā)生DNA損傷的幾率也不相同,。基因組上某些位點(diǎn)顯示更高程度的不穩(wěn)定性和易受損性,，比如人類染色體上的脆性位點(diǎn),。參與維持基因組穩(wěn)定性的很多基因的一個功能是保護(hù)基因組上的某些特殊位點(diǎn)。當(dāng)這些基因的功能喪失時,，被它們保護(hù)的位點(diǎn)就可能變成DNA易損位點(diǎn),。因此，系統(tǒng)地分析不同基因突變體中DNA易損位點(diǎn)的分布規(guī)律和在這些位點(diǎn)發(fā)生的損傷的特征,，可以幫助我們更深入地了解維持基因組穩(wěn)定性的機(jī)理,。
利用DNA修復(fù)蛋白在DNA損傷位點(diǎn)聚集的特性，杜立林實(shí)驗(yàn)室建立了一個基于染色質(zhì)免疫沉淀和高通量測序的鑒定DNA易損位點(diǎn)的手段,，稱為SPI-Seq,。這個方法的主要特點(diǎn)是能報告結(jié)合單鏈DNA的修復(fù)蛋白（如Rad52）在基因組上的分布，并能揭示其結(jié)合的單鏈DNA的鏈特異性,。
【4】PLoS Bio：高通量DNA測序法可繪制全腦神經(jīng)連線圖
美國神經(jīng)科學(xué)家團(tuán)隊提出了一種全新的革命性方法,，以獲得小鼠的全腦神經(jīng)元連接圖。相關(guān)研究成果刊載于10月23日《公共科學(xué)圖書館·生物學(xué)》雜志上,。
該研究小組由冷泉港實(shí)驗(yàn)室安東尼·扎多教授領(lǐng)導(dǎo),，旨在提供一個完整的神經(jīng)元連接圖。目前獲取此種高精度信息的唯一方法,，是利用電子顯微鏡檢查單個細(xì)胞間的突觸,。但這是一種速度慢、價格貴和勞動密集型的方法,。扎多提出的方法是,，利用高通DNA(脫氧核糖核酸)測序，以單個神經(jīng)元的解析度來探求神經(jīng)回路的連接,。
之前,，美國科研團(tuán)隊在哺乳動物的大腦映射連接上已取得一些進(jìn)展。他們利用注射示蹤染料或病毒的方法,，以“中等”分辨率追蹤腦區(qū)的神經(jīng)纖維來描繪神經(jīng)元連接圖,。其他研究小組則是基于用電子顯微鏡按比例放大的方法。
扎多表示,，他們將以目前現(xiàn)有的高通量基因組測序儀可讀的數(shù)據(jù)格式,，來呈現(xiàn)神經(jīng)元的連接。為此,，他們開發(fā)了一種被稱為“單個神經(jīng)元連接條形碼”(BOINC)的新工藝,。
