Richtlinien zur Einreichung von Proben
Whole Exom vs. Whole Genome Sequenzierung
Die Next-Generation-Sequenzierung (NGS), auch bekannt als Hochdurchsatz-Sequenzierung, zeichnet sich durch hohe Ausbeute und hohe Auflösung aus und ist in der Lage, Hunderttausende bis Millionen von DNA-Molekülen gleichzeitig parallel zu lesen. Daher ist sie zu einem der am häufigsten verwendeten genetischen Tests mit niedrigen Kosten, hoher Genauigkeit, hohem Durchsatz und schneller Erkennung geworden.
Die Nutzung genetischer Varianten, die sowohl durch Whole-Exom-Sequenzierung (WES) und die gesamte Genomsequenzierung (WGS) haben sowohl in der wissenschaftlichen Forschung als auch in der klinischen Diagnostik einen signifikanten Anstieg erfahren.
Was ist ein Exon?
Exons stellen entscheidende Segmente innerhalb eukaryotischer Gene dar, die hauptsächlich mit der Codierung von Proteinen beauftragt sind. Während der Transkription unterliegen Exons der RNA-Spleißung, was zur Bildung reifer mRNA-Moleküle führt. Diese mRNA-Moleküle dienen als Vorlagen für die Proteinsynthese und ermöglichen somit den grundlegenden Prozess der Genexpression. Ein Exom umfasst die Gesamtheit der exons in einem Genom und verkörpert den genetischen Bauplan für protein-codierende Elemente.
Was ist Exom-Sequenzierung?
Whole-Exom-Sequenzierung (WES) umfasst die Anreicherung von DNA speziell innerhalb der exonen Regionen des gesamten Genoms unter Verwendung von Sequenzfang- oder Targeting-Techniken, gefolgt von Hochdurchsatz-Sequenzierung. Im Vergleich zur Ganzgenomsequenzierung weist WES eine überlegene Zielgenauigkeit auf, was zu verkürzten Sequenzierungszeiten und -kosten führt, während eine tiefere Sequierungstiefe innerhalb der genomischen protein-codierenden Regionen erreicht wird. Dies führt zu präziseren Genotypisierungsergebnissen und verbessert die Erkennung von krankheitsassoziierten seltenen Mutationen, was es besonders geeignet für Studien mit großen Stichprobengrößen zu komplexen genetischen Erkrankungen und Krebs-Kohorten macht.
Derzeit, Exom-Sequenzierung Technologie wird umfassend eingesetzt, um kausale und Anfälligkeitsgene zu identifizieren, die mit verschiedenen komplexen Krankheiten verbunden sind, und spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung effektiver Präventions- und Behandlungsstrategien. Darüber hinaus findet das Exom-Sequenzieren Anwendung in der Krebsforschung, in Studien mit normalen Populationen und in Untersuchungen zu erblichen Krankheiten.
Next-Generation-Sequencing-Methodik. (Nayarisseri et al., 2013)
Empfohlene Lektüre: Ein Leitfaden zur Ganzexom-Sequenzierung bei Krebs.
Vorteile der Exom-Sequenzierung
- Die Nutzung mehrerer Annotierungsdatenbanken verbessert die Identifizierung schädlicher Mutationen, ergänzt durch verschiedene Screening-Methoden, um das Risiko zu minimieren, solche Mutationen zu übersehen.
- Maßgeschneiderte Protokolle bieten Flexibilität und Präzision, die auf spezifische Forschungsziele abgestimmt sind.
- Strikte Einhaltung strenger Standards zur Datenqualitätskontrolle gewährleistet die Zuverlässigkeit und Integrität der beschafften Daten.
Whole Exome Sequencing - CD Genomics
CD Genomics bietet vollständige Whole-Exom-Sequenzierung Dienstleistungspaket einschließlich Probenstandardisierung, Exomfangerfassung, Bibliothekskonstruktion, Tiefensequenzierung, Qualitätskontrolle der Rohdaten und bioinformatischer Analyse.
CD Genomics Hochdurchsatz-Sequenzierungs- und Langlese-Sequenzierungsplattformen ermöglichen die robuste Analyse von Genomen. Dieser fortschrittliche Sequenzierungsansatz erlaubt die Erkennung von häufigen und seltenen Einzel-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs), Kopienzahlvariationen (CNVs) und anderen genetischen Variationen und bietet wertvolle Einblicke in krankheitsbezogene Genetik, individualisierte Gesundheitsmanagement, Zucht usw.
Was ist Genomsequenzierung?
Die vollständige Resequenzierung des menschlichen Genoms umfasst die Sequenzierung des gesamten Genoms eines Individuums oder einer Population im Vergleich zur Referenzsequenz des menschlichen Genoms. Dieser Ansatz zielt darauf ab, genetische Variationen im gesamten Genom zu erfassen, was Analysen der genotypischen Vielfalt, der genetischen Evolution, die Identifizierung von krankheitsverursachenden und -anfälligen Genen, das Screening für Ein-Gene-Krankheiten sowie das Screening auf Krebs und andere Anwendungen ermöglicht.
Die Fortschritte und die weitverbreitete Einführung von Next-Generation-Sequenzierungstechnologien haben erhöht Whole-Genome-Resequenzierung zu einer entscheidenden Methode in der Humangenetik, der translationalen Medizin und der Populationsentwicklung. Diese Methode ermöglicht eine umfassende Untersuchung von genomweiten Sequenzunterschieden und strukturellen Variationen, einschließlich Einzelbasenmutationen, Insertion-Deletion-Variationen, Kopienzahlvariationen und strukturellen Variationen (SNVs, SNPs, InDels, CNVs und SVs). Durch das Scannen des gesamten Genoms erleichtert sie die Identifizierung von Mutationsstellen, die mit phänotypischen Unterschieden, Krankheiten, evolutionären Prozessen und mehr in Verbindung stehen.
CD Genomics kombiniert sowohl Illumina HiSeq- als auch PacBio-Systeme, um eine schnelle und genaue Ganzgenomsequenzierung sowie bioinformatische Analysen für jede Art anzubieten. Unser hochqualifiziertes Expertenteam führt ein Qualitätsmanagement durch und befolgt jeden Schritt, um zuverlässige und unvoreingenommene Ergebnisse zu gewährleisten.
Vorteile der Genomsequenzierung
Whole Genome Sequenzierung (WGS) bietet eine Vielzahl von Vorteilen als umfassende Methode zur Analyse des gesamten Genoms. Seine Hauptstärke liegt in der Fähigkeit, eine gründliche Untersuchung der genetischen Variation in allen Regionen des Genoms bereitzustellen. Im Gegensatz zu gezielten Sequenzierungsansätzen umfasst WGS sowohl kodierende als auch nicht-kodierende Regionen, was es besonders wertvoll für Studien macht, die sich auf nicht-kodierende Varianten konzentrieren. Jüngste Forschungen haben die Bedeutung von nicht-kodierenden DNA-Varianten für das Auftreten komplexer Krankheiten hervorgehoben und die Wichtigkeit von WGS bei der Aufdeckung dieser Zusammenhänge betont.
Whole-Genome-Sequenzierung für Lebensmittelsicherheit (Zhang et al., 2022)
Darüber hinaus dient WGS als bevorzugte Technologie für Untersuchungen, die auf strukturelle Varianten abzielen, und bietet Einblicke in großangelegte genomische Veränderungen. Mit einer typischen Sequierungstiefe von über 30X, WGS generiert reichhaltige und detaillierte Daten, die einen umfassenden Überblick über die genomische Variation innerhalb einer Probe bieten. Diese Tiefe der Abdeckung ermöglicht die empfindliche Erkennung genetischer Varianten, einschließlich seltener und geringfügiger Mutationen.
Empfohlene Lektüre: Wie man zwischen 100X Whole Exome Sequencing (WES) und 30X Whole Genome Sequencing (WGS) entscheidet?
Trotz seiner Vorteile bringt WGS Herausforderungen mit sich, wie das erhebliche Datenvolumen, die damit verbundenen hohen Kosten und die Komplexität der Dateninterpretation. Da die Sequenzierungstechnologien jedoch weiterhin fortschreiten und die Kosten sinken, wird WGS zunehmend in verschiedenen Bereichen jenseits der Grundlagenforschung eingesetzt. Seine unvergleichliche Fähigkeit, genetische Variationen aufzudecken, und die damit verbundenen Auswirkungen auf Gesundheit und Krankheit machen WGS ein unverzichtbares Werkzeug zur Förderung der genomischen Medizin und der personalisierten Gesundheitsversorgung.
Whole Exome Sequencing vs. Whole Genome Sequencing
Tabelle 1 WES vs. WGS
| Whole Genome Sequenzierung | Whole Exom Sequenzierung | |
| Methodologie | Sequenzen das gesamte Genom | Selektiv die exons Regionen des Genoms sequenzieren |
| Abdeckung | Umfassend, einschließlich kodierender und nicht kodierender Regionen | Konzentriert sich auf protein-codierende Regionen (Exons) |
| Sequenzierungstiefe | ≥ 30X | ≥ 100X |
| Vorteile | - Genomweite Erkennung von Mutationsstellen - Kann alle Arten von Varianten einschließlich CNVs/SVs erkennen. - Erfordert kein Vorwissen über die Krankheit. |
- Zielt auf Kodierungsregionen ab und erleichtert die Mutationsdetektion, die Proteinprodukte verändert. - Datenanalyse ist weniger komplex und einfacher zu interpretieren. - Hohe Sequenzierungstiefe ermöglicht die empfindliche Erkennung von Varianten mit geringer Häufigkeit. |
| Nachteile | - Große Mengen an Sequenzierungsdaten, die zu höheren Kosten führen - Schwieriger, Daten umfassend zu interpretieren - Eine geringe Sequenzierungstiefe kann die Erkennung von Mutationen mit niedriger Häufigkeit behindern, die für spezialisierte Analysen wie die Erkennung von Fusionsgenen oder die Analyse von viralen Integrationen erforderlich sind. - Identifizierte Mutationen sind möglicherweise nicht immer umsetzbar. |
- Unfähig, Varianten in nicht-kodierenden Regionen zu erkennen - Unvollständige und potenziell ungenaue Erkennung von strukturellen Varianten |
| Anwendungen | - Umfassende Erforschung genetischer Variation - Studien, die sich auf nicht-kodierende und strukturelle Varianten konzentrieren - Untersuchung komplexer Krankheiten |
- Identifizierung bekannter pathogener Mutationen - Analyse der Variation von Proteinstrukturen - Studien zu häufigen Krankheiten |
| Empfehlung | - Wenn eine eingehende genomische Analyse erforderlich ist - Für Studien mit großzügigem Budget und rechnerischen Ressourcen - Wo ein umfassenderes Verständnis genetischer Variation erforderlich ist |
- Wenn der Fokus auf bekannten pathogenen Mutationen liegt - Für eine effiziente und gezielte genetische Analyse - Für kosteneffizientes und hochdurchsatzfähiges Sequenzieren - Wo die Abdeckung exoner Regionen für die Studie ausreichend ist |
Auswahl zwischen WES und WGS
Wenn die Kosten kein begrenzender Faktor wären, Whole-Genome-Sequenzierung (WGS) würde zweifellos als der Standardansatz zur Erkennung genomischer Variationen hervorgehen. WGS bietet den unvergleichlichen Vorteil, DNA umfassend zu sequenzieren und Forschern ein vollständiges Bild der genetischen Landschaft innerhalb einer Probe zu liefern. Diese Fähigkeit ist entscheidend, um die Auswirkungen von Veränderungen in nicht-codierenden Regionen auf die Zellfunktion zu untersuchen und große chromosomale Variationen, einschließlich struktureller und Kopienzahlvariationen, zu identifizieren.
Trotz seiner Fähigkeiten hat WGS einen erheblichen Nachteil: die hohen Kosten. Darüber hinaus besteht eine Herausforderung in der Vielzahl der erkannten Varianten, von denen viele möglicherweise nicht relevant für die Krankheit oder die Forschungsfrage sind. Daher ist eine sorgfältige Filterung erforderlich, um diese Varianten zu durchforsten und die interessanten herauszufiltern. Da die Sequenzierungskosten jedoch im Laufe der Zeit weiter sinken, erstreckt sich der Nutzen von WGS über die Grundlagenforschung hinaus und findet Anwendung in verschiedenen Bereichen.
Die Entscheidung zwischen WES und WGS hängt von den spezifischen Forschungs- oder klinischen Zielen, den Budgetbeschränkungen und den verfügbaren Rechenressourcen ab. Für einen detaillierteren Vergleich siehe bitte unsere Tabelle 1 oder verweisen Sie auf unseren Artikel. WGS vs. WES vs. gezielte Sequenzierungs-Panels.
- WGS bietet einen umfassenden Überblick über das Genom und eignet sich für Studien, die eine breite Erforschung genetischer Variationen oder die Entdeckung neuer Varianten erfordern.
- WES wird aufgrund seines fokussierten Ansatzes und der geringeren Kosten für gezielte Analysen bevorzugt, die darauf abzielen, krankheitsverursachende Mutationen zu identifizieren, insbesondere in bekannten kodierenden Regionen.
Die Wahl zwischen WGS und WES hängt von den spezifischen Forschungszielen, Budgetbeschränkungen und der gewünschten Tiefe der genomischen Analyse ab. WGS bietet einen umfassenden Überblick über das Genom und ist daher für Studien geeignet, die eine breite Erkundung genetischer Variationen erfordern. WES hingegen bietet einen gezielten Ansatz, der sich auf protein-codierende Regionen konzentriert, und wird bevorzugt zur Identifizierung bekannter pathogener Mutationen. Forscher sollten die Vor- und Nachteile jeder Methode sorgfältig abwägen, um den geeignetsten Ansatz für ihre Studie auszuwählen.
Referenzen:
- Nayarisseri, Anuraj, et al. "Auswirkungen der Next-Generation Whole-Exome-Sequenzierung in der molekularen Diagnostik." Arzneimittelentwicklung heute 5.4 (2013): 327-334.
- Zhang, Runrun, et al. "Whole-Genome-Sequenzierung: Eine Perspektive zur Erkennung bakterieller Risiken für die Lebensmittelsicherheit." Aktuelle Meinungen in der Lebensmittelwissenschaft 47 (2022): 100888.
