Genomisten rakenteellisten variaatioiden kartoittaminen suurissa synnynnäisissä vaurioissa

Pitkälukuisessa DNA-sekvensoinnissa tehtyjen tapaustutkimusten perusteella, jotka suoritettiin Projektiaiheissa 1 ja 3, tämä tutkimus sisältää tapaus- ja kontrollinäytteitä sekä niiden pitkälukuiset sekvensointitiedot. Pitkälukuisessa DNA-sekvensoinnissa valittiin PacBio Revio -alusta, ja 50 tapaukselle suoritettiin vakioitu koko-genomin pitkälukuinen sekvensointianalyysi. Rakentaen jo rakennetun ensimmäisen vaiheen Kiinan väestön pangenomi-viitekartan päälle, lisättiin 50 edustavaa kontrollinäytettä pitkälukuiseen sekvensointiin uuden Kiinan väestön pangenomi-viitekartan rakentamiseksi. Erityiskohdat ovat seuraavat:

1. Rakenteellisten muutosten (SV) ominaisuuksien eristäminen ja synnynnäisten epämuodostumien tapausten genomien koodaus, sekä SV-tunnistusmenetelmän perustaminen piirrekoodauksen perusteella. Sekvenssikuvantamista hyödynnettiin taustan toistuvan tiedon poistamiseksi kohdistussignaaleista, mikä helpotti SV-tunnistusta monimutkaisissa genomialueissa. Tutkittiin "kuvan pakkaus" -koodausmenetelmää, käyttäen "pinoamista" lähestymistapaa synnynnäisten epämuodostumien tapausten ja vanhempien kontrollien tai väestökontrollien välisten poikkeavien sekvenssipiirteiden karakterisoimiseksi yhdessä kuvassa. Koko-genomin kohdistustulosten perusteella tunnistettiin genomialueet, jotka sisälsivät poikkeavia sekvenssejä synnynnäisten epämuodostumien tapauksissa. Perustettiin paikallinen katkeamakohdille herkkä uudelleenkohdistusmenetelmä kollineaaristen segmenttien perusteella SV-fragmenttipiirteiden eristämiseksi sekvensointilukujen välillä synnynnäisten epämuodostumien tapauksissa ja vanhempien kontrollien tai väestökontrollien välillä. Tutkimus keskittyi isomorfisen konvoluutioneuroverkko-kehyksen tutkimiseen, joka kykenee samanaikaiseen kohdesegmentointiin ja luokitteluun, saavuttaen molemmat SV-tunnistuksessa.
2. Kiinan väestön pangenomi-viitekartan rakentaminen pitkälukuisten DNA-sekvensointitietojen perusteella. Hyödyntäen kolmannen sukupolven koko-genomin sekvensointiteknologiaa, DNA-näytteet useista Kiinan etnisistä ryhmistä sekvensoitiin, ja pangenomi-kokoonpanon visualisointi toteutettiin. Etnisyyteen erityisiä viitegenomeja rakennettiin muodostamaan pangenomi-kaavio, integroimalla DNA-sekvenssejä eri väestöistä. Geneettiset muunnokset tai sekvenssit, joissa on eroja, käsiteltiin solmuina, ja vierekkäiset sekvenssit yhdistettiin reunoilla, tunnistaen näin ytimen ja spesifiset geenisekvenssit Kiinan väestössä. Tämä pyrkimys tähtää korkealaatuisen pangenomi-viitekartan perustamiseen, joka on yksinomaan kiinalaiselle väestölle, keskittyen koko-genomin rakenteellisten muutosten (SV) karttojen tutkimiseen harvinaisten tai uusien SV:iden tarkkaan analysointiin synnynnäisissä epämuodostumissa.
3. Suurten synnynnäisten epämuodostumien hienon SV-kartan kartoittaminen Kiinan väestössä. SV-tunnistus suoritetaan kahdella lähestymistavalla: lineaarisen genomin lähestymistapa ja pangenomin lähestymistapa. Lineaarinen genomin lähestymistapa käyttää perinteisiä lineaarisen tunnistusmenetelmiä geneettisten muunnosten tunnistamiseksi. Pangenomin lähestymistapa sisältää genomin kartan rakentamisen käyttäen de novo -koottuja genomeja, universaalia ihmisen viitegenomia (GRCh38), sekä Kiinan väestössä löydettyjä geneettisiä muunnoksia ja synnynnäisten epämuodostumien tapausten näytteitä. Nämä kaksi lähestymistapaa vahvistavat ja täydentävät toisiaan, integroiden saadut SV-tulokset. Kynnysarvot asetetaan kriteerien, kuten muunnosten sijainnin ja sekvenssisamankaltaisuuden, perusteella, ja tarpeettomat tulokset poistetaan.