当前位置:首页 > 技术交流 > 最新应用



技术交流

扫描二维码
或添加“GeneGroup003
获取更多更新资讯

商城订购

扫描二维码
或添加“基因商城(GeneMart)
手机下单,快人一步

售后服务

扫描二维码
或添加“GeneGroup005
获取更快速售后支持

高精准长读长HiFi测序赋能精准医学:聚焦超低起始量、甲基化分析、重复序列扩增、可变剪接研究

版权所有,转载请联系基因市场部
2025-09-19

图片


前言

本月最新发表研究展示了高精准长读长HiFi测序如何助力研究人员攻克临床基因组学研究领域的各类难题,包括对超低起始量肿瘤样本进行测序、获得比亚硫酸氢盐测序更全面地分析甲基化特征、解析难以捕捉的重复序列扩增现象,以及在肿瘤免疫治疗研究中发现新型异构体。我们来一起看看具体表现吧!



01

低起始量测序


图片

基于超低起始量肿瘤样本的HiFi全基因组变异检测

图片
图片


在这篇研究中,来自贝勒大学、福克斯蔡斯癌症中心、斯坦福大学及PacBio公司的研究人员采用超低起始量HiFi(ultra-low input HiFi,ULI-HiFi)测序实验方案,仅需10 ng DNA起始量即可评估全基因组变异情况。

研究亮点

表1. 不同方法进行NA24385样本测序的变异检测性能

图片
  • 以“瓶中基因组”(GIAB)提供的人类基因组标准物NA24385为基准测试时,发现ULI-HiFi实验方案的性能优于液滴多重置换扩增(dMDA)的扩增方法

  • ULI-HiFi还成功解析了多个医学关键基因——这些基因此前用短读长DNA测序技术难以准确定位。

  • 将ULI-HiFi应用于遗传性结直肠癌样本发现抑癌基因LIMD1的5'UTR中重复序列的长度从正常组织到息肉再到腺癌呈现逐步扩增的现象

综上,超低起始量HiFi测序技术扩大了临床相关样本的可利用范围,即使在DNA量有限的情况下,也能实现全面的变异检测。目前,该实验方案已优化升级为Ampli-Fi实验方案,将DNA起始量要求进一步降低至仅1 ng



02

表观遗传学


图片

HiFi测序与全基因组亚硫酸氢盐测序在唐氏综合征同卵双胞胎中的DNA甲基化检测对比

图片
图片


本研究中,研究人员对比了PacBio HiFi全基因组测序(WGS)和基于短读长测序的全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS),在同卵双胞胎队列中评估两种技术的甲基化检测效果。

研究亮点

图片

图 1. HiFi WGS与WGBS在序列水平的mCs分布


  • 利用同卵双胞胎开展DNA甲基化研究具有独特优势——他们可作为近乎完美的对照,排除几乎所有遗传变异及多种环境因素的干扰。

  • 研究发现,与WGBS相比,HiFi WGS多检测到约560万个CpG位点(总深度≥4×)
    ,尤其在重复序列区域及WGBS覆盖度较低的区域表现更优。HiFi WGS检测到的mCs位点(CpG位点的甲基化水平≥50%且覆盖度≥4× )比WGBS多约320万个

  • 两种技术的覆盖模式差异显著:PacBio HiFi测序呈现单峰对称分布,覆盖度峰值为28-30倍,表明覆盖度相对均一,超过90%的CpG位点覆盖度≥10×;相比之下,两个WGBS数据集均呈右偏分布,大多数CpG位点的覆盖深度较低(4-10倍)达到高覆盖度的位点相对较少(仅65%CpG位点的覆度≥10×)

  • HiFi测序支持denovo DNA甲基化分析,能够检测到参考序列之外的CpG位点。

因此,基于HiFi测序以天然DNA序列起始进行全基因组检测,可直接将甲基化分析整合到单次测序运行中,作为标准HiFi测序数据的一部分:不仅能更全面地呈现表观基因组特征,还无需化学转化或额外实验流程即可实现denovo甲基化分析。



03

重复序列扩增型疾病


图片

通过HiFi长读长测序首次实现FAME3临床诊断,揭示MARCHF6基因的嵌合型重复序列扩增事件

图片

3型家族性成人肌阵挛癫痫(FAME3)是一种罕见的常染色体显性遗传病,主要特征为皮质震颤和癫痫发作,由MARCHF6 基因中非编码五核苷酸重复扩增(TTTTA/TTTCA)n引起。由于其重复结构及位于内含子区域的特点,常规基因检测往往难以检出这种扩增来自范德堡大学的研究人员采用HiFi WGS测序,为一个3型家族性成人肌阵挛癫痫(FAME3)的家庭 “找到了长期以来未明确的分子病因”

研究亮点

表1. 患病家族成员MARCHF6基因致病性(TTTTA/TTTCA)重复扩增的变异及基因型信息

图片
  • 先证者是一名61岁的难治性癫痫患者,此前接受过多次外显子组测序和短读长基因组测序,但均未获得明确诊断。

  • 基于HiFi WGS检测到:

    ①先证者MARCHF6基因内含子含复合型重复序列扩增:一个等位基因含15个TTTTA重复单元,另一个等位基因含嵌合重复序列——661个TTTTA重复单元和12个TTTCA 重复单元。

    ②该家庭中3名患病亲属(先证者父亲、兄弟以及父系表妹)均携带类似的重复序列扩增等位基因且重复扩增长度随世代传递呈递增趋势。

  • 该疾病的发生似乎与TTTCA重复单元与TTTTA重复单元串联存在相关,提示重复序列具有复合结构。这一发现凸显了在评估疑似重复序列扩增疾病时,同时分析重复序列长度和基序组成对诊断的重要性。

综上,HiFi测序揭示了导致该疾病的复杂重复序列扩增结构——这些结构此前被传统检测方法遗漏本研究既凸显精准长读长HiFi测序在重复序列扩增疾病研究中的价值,也证实了PacBio官方提供的TRGT不稳定性分析工具可在单分子分辨率水平检测嵌合现象(具体表现为重复基序的数量存在差异),为研究人员和临床医生提供了强大的分析框架,助力解析复杂的重复序列相关疾病。



04

肿瘤免疫治疗

图片

内含子保留调控STAT2功能并预测肺癌患者对免疫治疗的响应情况

图片
图片

肺癌是全球主要致死癌症之一,肺腺癌作为肺癌中最常见的亚型,占新发病例的40%——尽管免疫检查点抑制剂改善了疾病预后,但许多患者并未从中获益,且现有生物标志物无法充分预测治疗响应。

来自杰克逊实验室、康涅狄格大学健康中心、Immunoledge公司、哈特福德癌症研究所及基因泰克公司的研究人员采用PacBio Iso-Seq技术,探究可变剪接如何影响肺腺癌(LUAD)的免疫响应。

研究亮点

图片
图片
图片

图1. 长读长RNA测序(LR-seq)检测到肺腺癌(LUAD)原发性肿瘤中未注释的新型选择性剪接异构体,且这些新型异构体在干扰素相关基因中富集。


  • 研究人员指出:癌症中可变剪接常发生改变,以产生有利于致癌和免疫逃逸的异构体,但肺腺癌中这些改变的潜在机制尚不清楚。 同时发现:长读长测序……相比传统短读长RNA测序技术,能够实现更深入的功能分析

  • 利用Iso-Seq技术绘制了人类肺原位腺癌中RNA可变剪接图谱,共鉴定出超过18万个全长mRNA异构体,其中半数以上为新型异构体(47%的新异构体在≥50%的患者中均有发现,表明这些新型异构体是肺腺癌转录组中反复出现的组成部分,非患者特异性异构体),且许多异构体来自免疫相关基因。

  • 发现STAT2基因中存在内含子保留现象,可产生结构改变的蛋白质异构体,这些异构体能够调控免疫信号传导和干扰素响应

  • 此外,STAT2基因的内含子保留水平可预测患者对免疫检查点抑制剂的治疗响应。表明mRNA剪接异常可作为潜在生物标志物,用于识别可能从癌症免疫治疗中获益的患者。

与短读长RNA测序相比,Iso-Seq技术检测到的异构体数量翻倍揭示了与癌症免疫治疗直接相关的可变剪接事件。研究人员指出,长读长RNA测序 “可能是实现突破性进展的关键,有望推动下一代治疗技术的发展”。借助当前基于Kinnex试剂盒和Revio测序系统的实验流程,此类研究成果现已可实现规模化产出且成本降低——目前仅需0.5个SMRT Cell + Kinnex测序即可生成与本研究中12个SMRT Cell + 常规Iso-seq相当的数据。


准备好开启您的探索之旅了吗?



本期亮点包括HiFi测序技术能够实现超低起始量样本测序、全面捕捉甲基化特征、解析重复序列扩增现象并揭示新型异构体——同时兼具推动精准医学研究所需的准确性与灵活性。

读到这里,如果您对HiFi测序技术感兴趣,可扫描右侧二维码联系产品经理,也可联系您身边的基因人~

图片



图片

关于基因

基因有限公司成立于1992年,是一家提供生命科学科研仪器、试剂耗材和技术服务的综合服务商。基于“Gene Brightens Every Life • BioTech Connects the World”——“基因燃亮生命 • 生物技术连接世界”的愿景,专注于生命科学领域前沿技术的引进和推广,致力于推动该领域国内科研机构硬件水平及实验方案的革新与升级。同时,公司也一直致力于自主品牌的科研设备的研发与生产,拥有一系列通用性强、互补性高的自主品牌产品。

基因的服务网络遍及全国各地十多个大中城市,拥有包括仪器销售,试剂销售,市场与技术支持,维修,客服,物流等多个部门组成的完整服务体系。

我们希望通过不懈努力,为您的成功铺路搭桥,也为中国的生命科学事业赶超世界先进水平尽一己之力。欲了解更多信息,请访问www.genecompany.cn

图片



欢迎关注我司“基因快讯”与“基因售后服务”官方微信

沪公网安备 31011202014103号

沪ICP备2022000693号-1