Bionano光学图谱技术遗传病癌症 [复制链接]

01Bionano遗传病罕见病检测-一站式替代传统细胞遗传学检查

遗传病指由于遗传物质改变所导致的疾病，主要包括染色体疾病和基因病，染色体疾病主要是因为染色体异常所导致，如三体综合征；基因病又有单基因病和多基因病之分，估计每个新生儿中约有3～10个患有各种程度不同的遗传病。

罕见病，又称“孤儿病”，是发病率很低的疾病，通常病情严重，甚至危及生命。基因及基因组缺陷是导致罕见病的主要原因。罕见病病因复杂，临床医生认知度有限等，常常无法及时得到明确的诊断。

传统的细胞遗传学检测和测序技术中，核型分辨率低，可检测5-10Mb大小的结构变异，不能提供更详细的变异信息。

FISH仅可检测已知的变异位点，无法检测未知变异。

CNVmicroarray（CMA）仅可检测拷贝数变异、非整倍性等数量变异；

NGS全基因组测序可检测到一部分10kb以内的变异，几乎无法检测Mb级别的结构变异；

使用BionanoSP试剂盒提取样本可得到Mb级别的DNA分子。经过DLS方法标记上机后，进行图像捕捉、图像识别转成分子数据。moleculeN50可达到kb-Mb，收集80X-X有效数据，经过denovoassembly后可识别的SV和CNV如下：

倒位常常被NGS漏检，而在bionanodenovoassembly组装的map与内置参考基因组对比，labelpattern发生倒置，可以找到倒位两侧的断裂点，因此Bionano可以99%的灵敏度检测到30kb以上的倒位。对于Mb级别的微缺失，微重复，Bionano检测灵敏度超过97%。

样本类型：

全血样本，EDTA抗凝，新鲜或-80℃冷冻均可；

培养后的细胞系样本，1.5X个细胞，新鲜培养液、冷冻细胞沉淀均可；

特定疾病的冷冻组织样本；

02不孕不育、不明原因反复流产原因查明及辅助生殖

对于不孕不育、不明原因反复流产的夫妇，可通过bionano检测找到候选bigsizeSV或CNV,结合其他检测结果进行流产原因、不孕不育原因查明和追溯，IVF辅助生殖中筛选健康胚胎进行移植，有效避免因遗传疾病终止妊娠的风险，饱受生殖问题困扰的夫妇从Bionano检测中受益。

样本类型：夫妇全血样本、流产物（皮肤、肌肉组织除外），如有；

03产前诊断-Bionano全基因组精准检测

对于具有既往出生缺陷病史或家族分子遗传病史的家庭，为避免出生缺陷，能够做到知情选择，可使用Bionano光学图谱技术进行产前诊断，如染色体异常、FSHD等遗传学疾病进行精准筛查，Bionano可检测到非整倍性如三体、SV、CNV等染色体异常。Bionano检测是全基因组范围的检测，不仅可检测目标染色体等已知缺陷，还可以检测novelSV/CNV变异，扩大检测范围。

样本类型：经过培养的羊水细胞、胎儿绒毛组织；

数据收集及分析方案：如上三种临床应用和研究目的，都可使用BionanoSaphyr平台收集至少80X有效数据。使用Bionano自主研发的BionanoSolve软件中denovoassembly算法，将超长DNA分子进行组装，组装后的mapN50一般可达到60-80Mb,可通过map与reference比较callSV,并进行注释。对于单个样本，BionanoSolve内置个来自不同地区的健康人数据库作为controldatabase，可过滤掉中性突变或多态SV等，更有针对性筛选疾病相关的SV/CNV；对于家系样本，BionanoSolve可以进行dual/trio分析，区分先证者SV来自父亲遗传、母亲遗传或denovo突变。

04血液肿瘤-Bionano高分辨率高精准检测

现行的血液肿瘤诊断分型方案中，需要一系列的包含核型、FISH、CNV芯片在内的细胞遗传学检测，存在耗时长，分辨率低，FISH高度依赖操作人员的技术水平等弊端。

Bionano光学图谱技术可在一周时间内完成10-15个样本的高分辨率分析，且可检测novelSV。

样本类型：

EDTA抗凝的全血样本，新鲜或-80度冷冻保存；

骨髓穿刺液样本，EDTA抗凝或肝素抗凝冷冻保存；

WBC培养样本，新鲜培养液或冷冻细胞沉淀；

05肿瘤样本-Bionano高深度、低频SV、单分子检测

肿瘤细胞基因组高度不稳定，存在复杂的染色体重排，包括基因丢失、扩增、易位及拷贝数变化；短读长的NGS测序可检测到SNP及InDel，会遗漏掉对于肿瘤发生、转移至关重要的更大的结构变异；长读长测序由于成本限制，常常数据收集深度仅为10-40X,无法检测低频SV;

BionanoSaphyr平台单个样本可收集最高5T数据，有效数据深度可达0X以上，Bionano特有的单分子水平SV检测算法，可以90%以上灵敏度检测低至1%的SV。

肿瘤样本异质性是恶性肿瘤的特征之一，可使肿瘤的生长速度、侵袭与转移、药物敏感性、预后等各方面产生差异。肿瘤异质性不仅表现在肿瘤内和肿瘤间、原发和继发肿瘤、肿瘤细胞和循环肿瘤细胞存在异质性，也表现在同一肿瘤组织的不同肿瘤细胞间存在异质性。对于肿瘤异质性有充分的研究，临床上可设计更精准的药物组合进行治疗。

Bionano光学图谱技术，一次上机，可以得到超高深度数据，深入挖掘低频SV，轻松研究肿瘤异质性。

同时，Bionano可用于检测环状DNA(ecDNA)和染色体碎裂等检测。

样本类型：肿瘤样本或成对样本，手术或活检样本均可；原位癌及转移癌样本，手术或活检样本均可；PDX小鼠；细胞系样本，新鲜培养液或冷冻细胞沉淀；

数据收集及分析方案：针对血液肿瘤和实体瘤样本，Bionano推荐收集1.5Tb原始数据。有效数据深度可达X以上，可检测低至5%allelefrequencySV,灵敏度高达90%以上。使用Bionano自主研发的BionanoSolve软件中RareVariantAnalysis算法，进行单分子水平SVcalling及拷贝数变异分析；随着数据深度增加，可检测低频至1%SV.目前推荐深度不超过0X有效数据。单个样本可与BionanoSolve内置的个健康人数据库进行比较，可根据实验需求设置少量癌旁组织作为对照。对于原位癌和转移癌等成对样本可通过dual分析寻找与癌症发生、癌症转移相关驱动突变。注：平衡的罗伯逊易位或发生在着丝粒附近的易位、融合不在检测范围内。

06特定地区、人种基因组组装

除了通用的GRCh37/GRCh38参考基因组外，不同国家和地区已进行或在计划当地或特定地区、特定人种的特异性、更精细的参考基因组。Bionano光学图谱技术可用于基因组组装，mapN50可达60-80Mb以上，与测序数据进行hybridscaffold后可达到更高contiguity。

样本类型：全血样本，新鲜或-80度冷冻保存；

数据收集及分析方案：

通常该应用会伴随如上一种或几种研究目的，数据收集以满足全部研究目标的数据深度为准，分析方案可综合制定。