BioNano携新一代图谱技术进入人类基因组研究市场

yinfuhua

BioNano携新一代图谱技术进入人类基因组研究市场3 z( _& Z! O4 Q, h% n* z: o
来源：测序中国 / 作者： / 2016-11-04- u. ^6 q9 y/ r; v0 \
' p. U# C; H* A0 D/ \8 d9 j0 |
导读：在今年10月份举办的美国人类遗传学会年会（ASHG）上，BioNano公司及其来自不同研究机构的合作者表示，Irys系统是研究人类基因组结构变异的非常有用的工具，可以独立于测序技术使用。
6 o/ X3 H( M4 E" N2 v0 ~0 M# aBioNano公司的Irys系统采用新一代图谱技术（NGM），使用数千个纳米通道阵列组成的芯片，是基于纳米通道的单分子DNA图谱平台。Irys系统测量DNA的荧光标记部分之间的距离，然后利用该数据构建de novo图谱组装（de novo map assemblies），可作为NGS数据的骨架（scaffolds）。BioNano公司CEO Erik Holmlin说，他们主要将该系统卖给研究人员，但探索Irys系统在临床市场中的用途对公司的未来非常重要。
) u/ @0 v+ E! p, l! s9 A0 [Irys系统与测序互补使用，构建人类参考基因组
  \1 I3 V" d' M; x1 D8 V* u1 n  pBioNano公司在基因组市场中占有独特的地位，因为它提供的不是测序技术，而是物理图谱技术。Holmlin说，这虽然不是新技术，但是该领域内的其他公司，例如OpGen和Nabsys，不能将他们的技术扩展到大型复杂基因组研究中，例如人类基因组。BioNano拥有纳米技术方面的专利，可帮助公司对该技术进行快速扩展，并应用于人类基因组。
$ \4 y; \" _: M' g% L; a0 tHolmlin说，物理图谱是对测序的补充。但公司还希望与现有技术“同步”，正在努力匹配Illumina系统的高通量。
& o' q5 ~4 J, s2 E9 W3 l/ N到目前为止，BioNano公司的主要销售策略是把Irys系统作为一种与下一代测序一起使用的工具，特别是在研究人员构建参考基因组时。BioNano与研究人员一起构建了蜂鸟和鸭嘴兽的参考基因组，还与研究人员合作来增加人类参考基因组的多样性。3 Y  a5 B3 ^; D) t; J4 b
Holmlin解释，“虽然我们有人类参考基因组，但不能代表人类的多样性。”为此，该公司帮助研究人员使用Irys系统从头组装了一个韩国人（AK1）的基因组，该研究结果发表在10月初的Nature杂志上。% T: k% B5 Q# m9 u
Irys系统独立于测序使用，检测人类基因组的结构变异
" i6 s3 F# c/ G; H) L. C) A在本届ASHG上，一些展示结果表明Irys系统还可以独立于测序使用，针对人类基因组中未被满足的关键需求，来分析基因组结构。' U0 o; e  v! i, m* g; |; g  X% Y
Irys系统的这项能力在研究结构变异时格外重要。Garvan医学研究所比较基因组学和前列腺癌基因组学研究员Vanessa Hayes，在Irys系统上使用NGM发现了15个前列腺癌的新结构变异。
1 I) X6 u3 [1 g$ H) K/ Y/ \作为前列腺癌研究者，Hayes寻求精准医学方法来治疗疾病时，感到单独利用NGS不能识别所有的结构变异。Hayes说，“当涉及大型复杂的重排和结构变异时，利用NGS我们只能推测这些变异，而不是在检测它们。”- j- z6 Y. |& I' @$ ^1 ?
Hayes的团队利用Irys系统得到NGM数据和Illumina HiSeq X10得到的NGS数据研究发现，NGS没有捕获到所有的变异，她表示，“如果没有NGM数据，我们会丢失90%的变异信息。”
1 W. u; L) _# F; M; W不同于短读长测序技术，NGM不受大小限制，可以检测到更大、更复杂的区域，并识别这些区域的变异。
. B6 N9 X$ u$ \7 ^加利福尼亚大学洛杉矶分校医学院的人类遗传学和儿科学教授EricVilain发现Irys系统同样的用处。他在ASHG上展示的研究表明，Irys系统能够在接受杜氏肌营养不良（DMD）遗传疾病检测的病人中鉴定单核苷酸变异、小型插入和缺失。Vilain等人使用NGM在携带者的母亲中鉴定DMD的杂合结构变异，平均检测到800个插入、500个缺失、100个倒位和50个易位。
; ^0 C- }: p0 l+ e  a9 y) [Vilain说，“BioNano似乎是唯一足够成熟的、可检测大型杂合结构变异的技术，而且该技术具有足够的灵敏性和特异性。”( u5 I# W* \( l
虽然BioNano系统操作中会出现一些问题，但是公司保证会马上解决。Vilain表示在他目前的研究中也将继续使用该技术。他说，“作为Undiagnosed Diseases Network项目的一部分，我们目前正在使用BioNano Irys系统研究大量患有未确诊遗传病的家庭。到目前为止，我们已经检测到了一些感兴趣的结构变异，并且正在利用其它技术进行验证。”& I" r, ]) t1 A3 m1 a1 x& }- m( ]# e
在Vilain和Hayes的研究中，NGM提供了关于结构变异的重要信息，而且这些信息都是现有测序技术无法检测到的，这是当前基因组学研究中的一个重要缺口。
- _$ T2 p" n( C0 }: |Holmlin说，“做测序研究的人员已经意识到了这个问题，但是无法解决。”若要通过测序技术检测这些结构元件，研究人员需要长度达到数十万碱基对的长读长。! w  M9 P5 R% B5 A1 p
Pacific Biosciences公司和BioNano公司在上述韩国人基因组测序组装中有过合作，该公司试图开发长读长测序技术，揭示基因组中的结构元件。虽然PacBio能够产生更长的读长，但也限于10kb以下。相比之下，Irys系统可以构建数百万碱基对的图谱。3 x2 y: `9 z) [/ O' k3 c) y
虽然NGM可以填补测序技术的不足，但是Hayes提醒道，单独使用NGM技术不足以满足所有结构变异研究的需求。Hayes说，“如果没有NGS技术，我们无法确定碱基序列。NGM技术可以告诉你检测哪些区域，但是无法告诉你从哪个位点开始。”2 c( `8 R# i7 k2 I8 K0 n

8 Z/ O+ ?  X, \; o$ H9 S8 a9 O0 P$ j% m4 p+ P* k( |