全基因組測序策略大比拼

日期：2016-06-03 08:52:16

若沒有基因組鑒定，惡性腫瘤的診斷似乎是不完整的。這種預后或預測分析可利用多種技術來開展，包括細胞遺傳學、熒光原位雜交（FISH）、標準分子技術和新一代測序（NGS）。隨著NGS技術的進步和成本的下降，人們主張通過全面測序來鑒定腫瘤的突變圖譜，這激發了全外顯子組和全基因組測序的應用。Clinical OMICs近期發表的一篇文章就比較了全基因組測序的策略。

文章指出，盡管高通量測序所用的NGS技術在飛速發展，但精確解釋所需的生物信息學支持已經落后。最近發表的兩篇文章展示了數據解釋的潛在挑戰，一篇側重于腫瘤標本中的體細胞突變評估，另一篇則關注直接面向消費者市場上的“娛樂性遺傳研究”。

Alioto等人去年在《Nature Communications》上發表文章，比較了國際癌癥基因組聯盟（ICGC）的8個實驗室對髓母細胞瘤樣品進行WGS測序的結果。他們都使用了相同的測序平臺HiSeq。

他們的結果讓人驚訝。利用不同操作（使用或不使用PCR擴增，使用不同品牌的試劑）制備的文庫對平均覆蓋深度和均一程度有顯著影響。8個地點中的2個未滿足平均覆蓋深度的最低要求（30倍），這些數據被排除在外。對于剩下的6個地點，以25倍覆蓋深度測序的基因組比例在75%至50%。后者明顯限制了突變的鑒定。

為了比較生物信息學方法，ICGC向成員分發了一份金標準的數據集，18個實驗室提交了體細胞單堿基突變的分析結果，而16個實驗室提交了體細胞插入/缺失突變的結果。讓人驚訝的是，只有不到四分之一的單堿基突變和1個插入缺失突變（總共347個）被所有實驗室檢出。

他們的結論是，比對/映射及突變檢出工具也對突變鑒定的準確性有明顯的影響。腫瘤細胞的相對含量也對突變檢測有影響。當腫瘤含量為83%和50%時，100倍測序深度下的突變檢出為基準值的95%和85%。30倍深度下的檢測率降至92%和68%。

通過這項工作，我們得到的關鍵信息是WGS是一項容易出錯的技術，即使由經驗豐富的實驗室開展。這項研究為開發滿足臨床實驗室標準的全基因組或全外顯子組測序流程提供了寶貴見解。

作者建議：在文庫制備時不使用PCR擴增；腫瘤標本的覆蓋深度超過100倍；種系對照的覆蓋深度與腫瘤類似；優化比對和變異檢出的軟件；使用多個突變檢出的工具；考慮重復區域附近的突變；使用參考基因組作為對照。

相比之下，直接面對消費者的“娛樂性遺傳研究”的質量更是嚇壞人。西班牙一家四口（父親、母親、女兒和兒子）在四家公司進行了全外顯子組分析。每家公司報道了4-9個變異，它們至少存在于一名家庭成員中。然而，四家公司的主要結果沒有重疊。三家公司報道了多個變異，存在于三名成員中，而另一家公司只報道了每名成員攜帶的變異。

這種比較顯示了這些全外顯子組分析的結果可能大相徑庭，而目前缺乏標準化的測序和數據分析工具。盡管這一研究是眾籌的，且那位兒子本身是生物信息學家，但它也提出了“娛樂遺傳學”準確性的嚴重問題。