群体基因组学

在这篇预印本中，来自美国国立卫生研究院AoU、华盛顿大学、博德研究所、麻省总医院、哈佛大学、约翰·霍普金斯大学、明尼苏达大学、迈阿密大学、梅奥诊所、匹兹堡大学、阿拉巴马州立大学、贝勒医学院和范德堡大学的研究人员完成了“AoU中对长读长测序（LRS）的首次大规模分析”，从而“构建了一个新的框架，用于从基因组层面深入理解与人类健康和疾病相关的复杂结构变异（SV）”。

主要亮点：

• 对1027名个体（自我认定为黑人或非裔美国人，每个样本约8x HiFi覆盖）的联合分析构成了这项第一阶段研究的基础，该研究将在第二阶段扩大范围，纳入更广泛的人群代表。
  

• 研究人员生成了一个全面的变异调用集，其中包括已知和新的重复扩增变异、无法通过短读长全基因组测序（srWGS）检测到的临床相关单倍型、与疾病风险和药物基因组学相关的单倍型，变异类型涵盖SNVs、indels和SVs。

• 研究结果包括“273个高优先级、以前未报告的SV”，其中172个“与170个医学相关基因重叠”，73个与“69个高优先级疾病相关基因” 相交，以及15个影响“14个与癌症风险相关的基因”。这些SV“是研究疾病风险的极具说服力的候选对象，尤其适用于具有非洲遗传背景的个体”。

• 该团队总共确定了291个疾病关联SV，涵盖226种性状，其中“50.9%的与疾病关联的SV未在匹配的srWGS测序结果集中出现。”。

• 进一步深入研究后，他们发现“191对SV与疾病的关系，涵盖 160 个性状 （70.8%），其中SV在对应位点内的关联性最为显著”，这与“高风险、血统特异性变异”一致。

• 作者指出，“这些结果表明，将LRS整合到AoU和未来的生物样本库计划中可以为基因组变异提供变革性的新见解，并可能对精准医学产生深远影响。”

PureTarget

在这份预印本中，来自科罗拉多大学和加州大学戴维斯分校的研究人员发现“长读长测序在研究体细胞嵌合方面更胜一筹。”

主要亮点：

• 脆性X相关震颤/共济失调综合征（FXTAS）和脆性X综合征是由FMR1的5'-UTR中的CGG重复扩增引起的渐进性神经退行性疾病。“尽管已知CGG重复序列不稳定，且这一特性被认为会导致临床异质性，但人类大脑中这种体细胞变异的程度仍不清楚，部分原因在于对长串联重复序列进行测序的技术限制。”

• 使用PacBio的PureTarget无扩增panel，研究人员发现了“在FXTAS中重复序列大小和甲基化方面存在显著的体细胞嵌合，包括无法通过传统方法检测到的体细胞扩增和收缩现象”，并且“还确定了在部分突变和完全突变状态下存在一些出乎意料的甲基化异质性模式。”

• 该研究进一步表明：“低频变化，包括体细胞扩增、收缩以及甲基化改变，通常在传统 PCR/CE技术中难以检测到，而长读长测序能够轻松区分。”

• 研究人员进一步展开分析，检查了“另外19个与疾病相关的重复位点的扩增情况”，并发现“在FXN和RFC1中，8名患病个体中有5人存在额外的扩增现象。”

• 总的来说，作者强调“长读长测序技术具有推动我们对这些难以解析的基因组区域的体细胞嵌合进行深入理解的潜力。”

这个新panel不仅能够检测长重复序列，还能捕获传统技术（包括短读长技术）往往完全遗漏的复杂甲基化模式。通过为诸如脆性X和共济失调综合征等病症提供更深入的见解，PureTarget 使研究人员能够将多项检测整合到一个单一的工作流程中，从而更方便地研究基因复杂程度较高的神经退行性疾病。

癌症研究

在这项研究中，由华盛顿大学牵头的 SMaHT 联盟“为精准癌症基因组学中的体细胞突变表征提供了新标准。

主要亮点：

• 研究人员采用了多种技术手段生成了二倍体、接近T2T的供体特异性组装体（DSA），并将其描述为“对种系基因组的准确且完整的呈现”。随后，他们将癌症样本数据叠加到“包含 COLO829BL DSA、GRCh38和CHM13的供体特异性图基因组（DSG）”上，以在两个 COLO829BL 单倍型和GRCh38之间抽调reads和变异调用结果。

• 他们发现，“16%的体细胞变异出现在 GRCh38未包含的序列中”，尤其是在容易出现“由于序列内在可变性及修复效率低下而产生的紫外线损伤”的卫星重复区域。这些发现表明，“基于GRCh38的体细胞变异目录系统地低估了样本中存在的体细胞变异的真实程度。”

• “着丝粒-动粒结构域成为了结构变异、遗传变异和表观遗传变异的集中区域”，这突显了“在肿瘤进化过程中着丝粒-动粒结合区域结构的持续重塑”。

• 该团队还进行了“单分子端粒重建”，揭示了“磨损、缺失和端粒酶介导的延伸形成癌症端粒”的动态循环。

• “二倍体[Fiber-seq]染色质图谱”表明，拷贝数变异和表观突变（而非点突变）在“重新构建癌症调控程序”方面起着主导作用，该研究指出，“仅有0.02%的sSNVs（体细胞SNV）”会对染色质表观基因组产生直接可观察的影响。

• “通过整合长读长测序、二倍体组装、单分子染色质纤维测序和图基因组，我们克服了GRCh38、CHM13和参考泛基因组等不完整参考的局限性。该框架使体细胞变异能够在个体基因组的背景下直接定义。

这篇预印本改变了游戏规则，证明了许多致病变异并非SNP，而是在短读长技术无法触及的区域存在的复杂变异。虽然多种技术都做出了贡献，但PacBio测序技术在此次研究中起到了核心作用，展示了我们多组学工具包的全部功能：HIFI WGS、甲基化、Fiber-seq和Kinnex RNA测序。这对于癌症基因组学以及基于完整的个体参考图谱构建的精准医疗来说，是一个具有里程碑意义的时刻。

生物制药

在这篇文章中，来自澳大利亚和英国的研究人员得出结论：“长读长测序将通过全面绘制基因变异图谱，彻底改变我们对肌萎缩侧索硬化症（ALS）遗传学的理解。”

主要亮点：

• 本研究揭示了ALS复杂的、多样化的遗传学和病理学特征，包括各种变异分类、基因类型、群体遗传学数据以及与其他神经退行性疾病的关系。该论文将这种复杂性定位在精准医学的背景下，包括反义寡核苷酸和基因治疗开发。

• 作者强调短读长测序的局限性阻碍了ALS研究。他们指出：“目前对基因组的研究呈现出一种偏向于SNVs、Indels以及CNVs（拷贝数变异）的片面图景，但在解析其他基因组特征方面却面临挑战。”

• 专门的一章（包含53个参考文献）阐述了 PacBio如何“在基因组测序方面表现出卓越的性能”，涵盖了高精度测序在结构变异、片段重复、串联重复、复杂区域、单倍型定相、甲基化、全长 RNA 测序以及同步多组学分析等方面的应用。

• 该研究包括迄今为止PacBio在ALS研究中的应用情况，并特别列举了五个通过高精准长读长HiFi测序解锁中枢神经系统疾病遗传答案的“实例”。

• “随着长读长测序技术的出现及其准确性的提高，现在可以明确的是，所有肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者都应接受全基因组测序，并且随着不同种族的 ALS 患者基因组的测序和研究，我们目前的理解空白将会逐渐得到填补。ALS的遗传结构在不同种族群体之间显然存在差异，全球努力建立改进的、人群特异性参考基因组将有助于理解每个特定患者群体中疾病的遗传驱动因素。这不仅可以更好地了解疾病的驱动因素，还可以允许设计出包含真正精准医学意义上的针对特定人群的治疗方法。

这篇综述进一步推动了越来越多的论文将PacBio置于神经退行性疾病研究的核心位置。它强调了为什么像Target ALS这样的项目正在转向HiFi测序来解决短读长所遗留的基因组复杂性问题。凭借能够在单一工作流程中解析结构变异、重复序列、甲基化以及全长转录本的能力，PacBio为研究人员提供了他们一直缺失的完整图景，并使ALS研究领域更接近真正的突破。