在基因測(cè)序領(lǐng)域，PacBio可以稱得上是一方霸主。自從去年，Illumina以史上價(jià)格12億美金收購(gòu)PacBio后，更是鞏固了其在尖端基因研究領(lǐng)域的地位。而PacBio的殺手锏SMRT（Single-molecule real-time sequencing）測(cè)序更是三代測(cè)序中的扛把子。
SMRT 基因測(cè)序在不同領(lǐng)域都有著令人引以為傲的應(yīng)用研究。 那么，在這些領(lǐng)域里，那些SMRT的應(yīng)用研究室最耀眼的？ 今日，小編就來(lái)帶你看一下SMRT測(cè)序在基礎(chǔ)科學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境和醫(yī)學(xué)研究等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
1、 蚊子基因組重組
合作單位：Wellcome Sanger研究所
研究亮點(diǎn)：
Sanger研究所的科學(xué)家們使用新的方案，從單一按蚊（Anopheles coluzzii）身上創(chuàng)獲得了一個(gè)高質(zhì)量的從頭基因組序列組裝。研究人員采用了一種改進(jìn)后的文庫(kù)構(gòu)建方法， 可以避免DNA剪切和尺寸選擇。而起始樣本量?jī)H需100 ng的基因組DNA，來(lái)生成SMRTbell文庫(kù)。新組裝的按蚊基因組突顯了SMRT測(cè)序平臺(tái)的強(qiáng)大能力：一個(gè)新的低樣本量DNA測(cè)序。
2、 榆蘑的藥用價(jià)值
合作單位：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
研究亮點(diǎn)：
榆蘑是一種在亞洲廣泛種植的珍貴食用菌。研究人員使用SMRT測(cè)序平臺(tái)提供高質(zhì)量的榆蘑基因組。這是第一個(gè)在掛鐘菌科中測(cè)序的完整基因組，此外研究人員還確定了與萜類和多糖生物合成相關(guān)的基因簇。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)和沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)的另一個(gè)研究小組也通過(guò)SMRT測(cè)序平臺(tái)對(duì)食用蘑菇和一種威脅它們的真菌進(jìn)行了研究，這種真菌會(huì)導(dǎo)致栽培蘑菇出現(xiàn)蛛網(wǎng)病。
3、 檢測(cè)骨髓亞群的區(qū)別
合作單位：?jiǎn)讨味卮髮W(xué)倫巴第綜合癌癥中心、西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院
研究亮點(diǎn)：
研究人員用SMRT測(cè)序平臺(tái)分析了新收獲的人類骨髓祖細(xì)胞和分化細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組。分析顯示，與以前檢測(cè)到的數(shù)據(jù)相比，轉(zhuǎn)錄異構(gòu)體的數(shù)量增加了約5倍。研究還顯示了代表骨髓細(xì)胞亞群的單一轉(zhuǎn)錄異構(gòu)體的獨(dú)特組成。
4、 擴(kuò)大人類遺傳多樣性數(shù)據(jù)
合作單位：烏普薩拉大學(xué)
研究亮點(diǎn)：
瑞典科學(xué)家利用SMRT測(cè)序擴(kuò)大了人類基因組數(shù)據(jù)集的多樣性。目前的參考序列（GRCh38）是大規(guī)模測(cè)序項(xiàng)目的基礎(chǔ)。然而，研究表明GRCh38可能不完整。研究人員對(duì)兩個(gè)瑞典人的基因組進(jìn)行了從頭測(cè)序和序列組裝，發(fā)現(xiàn)每個(gè)人的GRCh38基因中都有超過(guò)10Mb的序列缺失，而他們卻有約6Mb的新序列(NS) 與一個(gè)中國(guó)人的個(gè)人基因組相同。研究人員表示:“我們的研究結(jié)果突出表明，GRCh38的參考文獻(xiàn)還不完整。 對(duì)不同地域人群的個(gè)人基因組進(jìn)行從頭基因組序列組裝有助于改進(jìn)對(duì)短序列全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)的分析。”
5、 二倍體甲基化的挑戰(zhàn)
合作單位：東京大學(xué)大學(xué)、愛(ài)荷華大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)
研究亮點(diǎn)：
所謂DNA甲基化是指在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的作用下，在基因組CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共價(jià)鍵結(jié)合一個(gè)甲基基團(tuán)。DNA甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變。生物信息學(xué)家利用SMRT測(cè)序平臺(tái)解決了區(qū)分個(gè)人基因組同源染色體甲基化的問(wèn)題。利用SMRT測(cè)序平臺(tái)可以輸出含CpG甲基化的長(zhǎng)序列信息，但是CpG位點(diǎn)的分段輸出仍然可能帶來(lái)錯(cuò)誤。 研究人員提出了一種觀察個(gè)人二倍體甲基化體和轉(zhuǎn)錄組的統(tǒng)計(jì)方法。這個(gè)方法能將錯(cuò)誤率降低到1%，從而檢測(cè)每一個(gè)單倍型CpG低甲基化與>90%的精度和靈敏度。
6、 提高罕見(jiàn)和孟德?tīng)柤膊〉慕鉀Q率
合作單位：PacBio加利福尼亞太平洋生物科學(xué)公司
研究亮點(diǎn)：
目前，雖然通過(guò)DNA測(cè)序檢測(cè)DNA變異在探索人類疾病病因上已經(jīng)起到了很大作用，但仍有許多疾病的原因還未能被揭示?？茖W(xué)家采用了SMRT測(cè)序平臺(tái)，致力于研究以前未解決的疾病。許多具有高影響力的研究出版物， 像《Nature Communications》 等， 都報(bào)告了人類基因組變異的擴(kuò)大化檢測(cè)，從而發(fā)現(xiàn)了引起罕見(jiàn)和孟德?tīng)柤膊〉幕蜃儺悺＠纾?一個(gè)日本的研究團(tuán)隊(duì)利用PacBio全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)檢測(cè)出與家族遺傳性癲癇病相關(guān)的超過(guò)17000個(gè)DNA結(jié)構(gòu)變異體并快速識(shí)別出12.4kb的DNA缺失。
參考資料：
[1] The SMRT Special: Journal Focuses on Advances in SMRT Sequencing
[2] Highly Accurate Long-Read Sequencing of Human Genomes Leads to Discovery of Disease-Causing Variants
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