在基因測序領(lǐng)域，PacBio可以稱得上是一方霸主。自從去年，Illumina以史上價格12億美金收購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）測序更是三代測序中的扛把子。
SMRT 基因測序在不同領(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，小編就來帶你看一下SMRT測序在基礎(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：
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后的文庫構(gòu)建方法， 可以避免DNA剪切和尺寸選擇。而起始樣本量僅需100 ng的基因組DNA，來生成SMRTbell文庫。新組裝的按蚊基因組突顯了SMRT測序平臺的強大能力：一個新的低樣本量DNA測序。
2、 榆蘑的藥用價值
合作單位：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
研究亮點：
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測序平臺提供高質(zhì)量的榆蘑基因組。這是第一個在掛鐘菌科中測序的完整基因組，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)和沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)的另一個研究小組也通過SMRT測序平臺對食用蘑菇和一種威脅它們的真菌進行了研究，這種真菌會導(dǎo)致栽培蘑菇出現(xiàn)蛛網(wǎng)病。
3、 檢測骨髓亞群的區(qū)別
合作單位：喬治敦大學(xué)倫巴第綜合癌癥中心、西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院
研究亮點：
研究人員用SMRT測序平臺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)體的獨特組成。
4、 擴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：
瑞典科學(xué)家利用SMRT測序擴大了人類基因組數(shù)據(jù)集的多樣性。目前的參考序列（GRCh38）是大規(guī)模測序項目的基礎(chǔ)。然而，研究表明GRCh38可能不完整。研究人員對兩個瑞典人的基因組進行了從頭測序和序列組裝，發(fā)現(xiàn)每個人的GRCh38基因中都有超過10Mb的序列缺失，而他們卻有約6Mb的新序列(NS) 與一個中國人的個人基因組相同。研究人員表示:“我們的研究結(jié)果突出表明，GRCh38的參考文獻還不完整。 對不同地域人群的個人基因組進行從頭基因組序列組裝有助于改進對短序列全基因組測序數(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)、愛荷華大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)
研究亮點：
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'碳位共價鍵結(jié)合一個甲基基團。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測序平臺解決了區(qū)分個人基因組同源染色體甲基化的問題。利用SMRT測序平臺可以輸出含CpG甲基化的長序列信息，但是CpG位點的分段輸出仍然可能帶來錯誤。 研究人員提出了一種觀察個人二倍體甲基化體和轉(zhuǎn)錄組的統(tǒng)計方法。這個方法能將錯誤率降低到1%，從而檢測每一個單倍型CpG低甲基化與>90%的精度和靈敏度。
6、 提高罕見和孟德爾疾病的解決率
合作單位：PacBio加利福尼亞太平洋生物科學(xué)公司
研究亮點：
目前，雖然通過DNA測序檢測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測序平臺，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， 都報告了人類基因組變異的擴大化檢測，從而發(fā)現(xiàn)了引起罕見和孟德爾疾病的基因變異。例如， 一個日本的研究團隊利用PacBio全基因組測序數(shù)據(jù)檢測出與家族遺傳性癲癇病相關(guān)的超過17000個DNA結(jié)構(gòu)變異體并快速識別出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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