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基因组和转录组

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产品描述

一、基因组产品分类

迈维代谢基因组产品包括但不限于:人基因组重测序、人外显子测序、16S/ITS/18S扩增子测序、宏基因组测序以及代谢组+重测序联合分析。

二、基因组产品简要介绍

(一)人基因组重测序

产品介绍:人全基因组重测序(Whole Genome Sequencing, WGS)是利用Illumina测序平台对人类不同个体或群体进行全基因组测序,并在个体或群体水平上进行生物信息分析。可全面挖掘基因组的SNP/InDel/CNV/SV等各类变异,为筛选疾病的致病及易感基因,研究发病及遗传机制提供重要信息。

技术特点:

检测变异类型丰富:可以检测SNP、InDel、SV和CNV等多种变异类型,可用作分子标记;

高密度标记: 能够检测到全基因组范围的SNP信息,同时可检测低频SNP;

发现新的变异:与芯片方法相比较,可以检测到新的变异序列;

高性价比:与全基因组从头测序相比,耗时更短,成本更低;

准确性高、可重复性好、定位精确,已被广泛应用于疾病、癌症的基因组研究。

 

(二)人外显子测序

产品介绍:人外显子测序 (Whole-exome sequencing,WES)是采用Agilent液相捕获系统,对人的全外显子组区域的DNA进行高效捕获富集测序。外显子是人基因组的蛋白编码区域,虽然外显子区域仅占全基因组1%左右,却包含了85%的致病突变。相比全基因组测序,全外显子测序更加经济、高效。外显子组测序主要用于识别和研究与疾病相关的编码区变异。结合大量的公共数据库提供的外显子数据,有利于更好地解释所得变异与疾病的关系。

技术特点:

准确性高、可重复性好、定位精确,已被广泛应用于疾病、癌症的基因组研究。

直接对蛋白编码序列进行测序,找出影响蛋白结构的变异

高深度测序,可发现变异频率低于1%的罕见变异

高性价比:仅针对外显子组区域,有效降低测序费用

 

(三)16S/ITS/18S扩增子测序

产品介绍:扩增子测序是对特定长度的PCR产物或者捕获片段进行测序,研究微生物多样性及群落组成和丰度差异。16S/ITS/18S扩增子测序是对样本中细菌的16S rRNA,真菌的ITS和真核生物(藻类等)的18SrRNA基因序列进行高通量测序,序列既具有保守性,又具有高变性。通过对某一段高变区序列(如16S的 V3-V4区域,ITS的ITS1区域或18S的V4区域)或全长进行PCR扩增后进行高通量测序,与数据库比对得到物种注释信息,可以了解样本中的菌群组成及丰度,以及组间差异菌群。

技术特点:

直接对菌群样本中的微生物特征序列进行扩增检测,简单快速且性价比高,并克服了绝大部分微生物无法纯培养的难题;

每个样本一次性获得数万条序列,即使低丰度物种也能精确定量;

多种物种注释数据库可选,根据样本来源按需选择Greengenes/Silva/Unite等数据库,优化物种的分类鉴定;

可对菌群进行代谢功能预测,指导后续宏基因组测序研究。

 

(四)宏基因组测序

产品介绍:宏基因组学(Metagenomics),又称元基因组学,是以样本中的整个微生物群落作为研究对象,无需分离培养,直接提取样本DNA进行测序,研究环境微生物的群落结构、物种分类、系统进化、基因功能及代谢网络等,已广泛应用于微生物领域。技术原理是将样品中的所有基因组DNA随机打断成300bp左右的小片段,在片段两端加入通用引物进行高通量测序,再通过组装的方式将小片段拼接成较长的序列,分别和物种数据库和功能数据库比对,进行微生物群落结构多样性,基因功能,代谢通路等分析,从而进一步发掘和研究具有应用价值的功能基因及通路。

技术特点:

直接对菌群样本中的基因片段进行测序,真实再现菌群复杂而精密的生态功能;

多种功能注释数据库可选,根据研究需求选择KEGG/EggNOG/CAZy/NR/Swiss-Prot/VFDB/CARD等数据库,最优化宏基因组功能注释;

通过微生物基因信息精确识别物种来源,获取种以及种以下水平的“高分辨率”物种精细组成谱;

 通过多种多变量统计分析和机器学习方法,系统、深入地挖掘宏基因组大数据中差异相关的关键物种和关键功能,精确识别关键生物标记物。

 

(五)代谢组+重测序联合分析

产品介绍:全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)是指利用全基因组重测序或外显子测序技术获取数以百万计的SNP分子标记,与表型数据进行联合分析,从中筛选出与疾病相关的SNP,发现影响复杂性状的基因变异。GWAS已经识别了大量相关的基因组变异位点,并在实践中发现了许多关联基因,但却仅能解释遗传性状的一小部分,因为表型获取的数据有限,且大部分不能量化,大大局限了GWAS在基因定位和功能研究上的应用。

技术特点比较:

特点

GWAS
传统表型+重测序

mGWAS
广泛靶向代谢/脂质组+重测序

表型数量

数据量大

定量

大多不能量化

可以定量

定位的未知SNP

假阳性率

定位的准确性

三、转录组测序产品分类

迈维代谢转录组测序包括但不限于:全转录组测序、LncRNA测序、SmallRNA测序。

多组学产品包括:代谢组+转录组测序、代谢组+LncRNA测序、。

四、转录组测序产品简要介绍

(一)转录组测序

转录组,广义上指某一生理条件下,细胞内所有转录产物的集合,包括mRNA,rRNA,tRNA以及其他non coding RNA,狭义上指mRNA 集合。

转录组测序,利用高通量测序技术,全面快速获取某一物种特定组织或器官在某一状态下的所有mRNA的序列信息。

(二)全转录组测序

全转录组,广义层面上的全转录组指细胞中能转录出的所有RNA的综合;狭义层面指mRNA以及具有调控功能的非编码RNA。针对非编码RNA的研究主要集中在具有调控作用small RNA(比如miRNA)、长非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)和环状RNA(circle RNA, circRNA)。

全转录组测序,可同时对同一样本中具有编码功能的mRNA和具有调控功能的非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)包括small RNA(以miRNA为代表),长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)和环状RNA(circular RNA, circRNA)进行测序,并对这四者之间复杂的相互作用关系进行分析。

(三)LncRNA测序

LncRNA(long non-coding RNAs):又称为长链非编码RNA,是一类长度大于200nt但不编码蛋白质的RNAs,广泛存在于动植物中。它们曾长期被误认为是遗传暗物质,但近些年研究证实这类RNAs在生物的生命活动过程中起着重要的调控作用。LncRNA测序是研究已有参考基因组的物种的特定组织或细胞在某个时期转录出来的所有LncRNA和mRNA的研究方法。

(四)SmallRNA测序

Small RNA :又称为小RNA,包括microRNA,siRNA,piRNA三类,属于非编码RNA。Small RNA测序一般收集样本中18-40nt的片段进行测序分析,研究特定组织在特定状态下的所有已知smallRNA,也可以发现新的smallRNA并预测其靶基因。

(五)代谢组+转录组测序

产品介绍:转录组是获得生物体内基因表达的重要方法,代谢组是生物体表型的基础和直接体现者。代谢产物是生物体在内外调控下基因转录的最终结果,是生物体表型的物质基础。在系统生物学研究时代,生物过程复杂多变,基因调控网络复杂,单独用一种组学对系统生物学进行研究,往往比较片面。利用转录组的数据获得大量差异表达的基因,与代谢组检测得到的差异代谢物进行关联分析,从原因和结果两个层次分析生物体的内在变化,锁定关键基因、代谢物及代谢通路,构建核心调控网络,系统全面地解析疾病发生发展的复杂机制,从整体上解释生物学问题。

技术特点:

定性和定量分析不同样品间代谢物变化。

解析相关重要代谢物质的合成代谢通路。

辅助确定相关重要代谢物质合成途径基因。

结合表型性状,阐释生长发育、生理、病理机理。

(六)代谢组+LncRNA测序

LncRNA是指长度超过200 nt且无编码潜能或缺少编码>100个氨基酸的ORF的RNA转录本。在人和大小鼠中已经鉴定出许多LncRNA。越来越多的证据表明,LncRNA是多种生物学过程的必需调节剂,并通过多种机制起作用。

代谢组是生物体表型的基础和直接体现者。代谢产物是生物体在内外调控下基因转录的最终结果,是生物体表型的物质基础。在系统生物学研究时代,生物发育过程复杂多变,基因调控网络复杂,单独用一种组学对系统生物学进行研究,往往比较片面。

利用LncRNA测序可以获得差异表达的LncRNA和mRNA,与代谢组检测得到的差异代谢物进行关联分析,深入到调控基因以及功能基因,从原因和结果两个层次分析生物体的内在变化,锁定与代谢物变化重点通路,构建核心调控网络,系统全面地解析疾病发生发展的复杂机制,从整体上解释生物学问题。

 

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