Vi har utvecklat en beräkningsmetod som räknar frekvenserna av unika k-mers i FASTQformaterade genomdata och använder denna information för att härleda genotyper av kända varianter. FastGT kan upptäcka varianterna i en 30x genom på mindre än 1 timme med vanlig låg kostnad server hårdvara. Den totala konkordansen med genotyperna av två genom av Illuminat "Platinum" är 99,96%, och konkordansen med genotyperna av Illumina HumanOmniExpress är 99,82%. Vår metod ger k-mer databas som kan användas för samtidig genotypning av cirka 30 miljoner enskilda nukleotidvarianter (SNV), inklusive > 23.000 SNV från Y-kromosomen. Källkod för FastGT-programvaran finns på GitHub (https://github.com/bioinfo-ut/GenomeTester4/). Next-generation sequencing (NGS) teknologier används i stor utsträckning för att studera genom variation. Varianter i det mänskliga genomet upptäcks vanligtvis genom att man kartlägger sekvenserade avläsningar och utför sedan genotypanrop [1] [2] [3] [4]. En standard pipeline kräver 40-50 h för att bearbeta ett mänskligt genom med 30x täckning från rå sekvens data till variant samtal på en multi-tråd server. Kartläggning och calling är toppmoderna processer som kräver expertanvändare som känner till många tillgängliga mjukvarualternativ. Det är inte förvånande att olika rörledningar genererar något olika genotypanrop [5] [6] [7] [8] [9]. Lyckligtvis är inkonsekventa genotypanrop endast förknippade med vissa genomiska regioner [10] [11] [12], medan genotypning i de återstående 80-90 % av genomet är robust och pålitlig. Användningen av k-mers (delsträngar av längd k) i genomanalyser har ökat eftersom datorer kan hantera stora volymer av sekvensering data mer effektivt. Till exempel kan fylogenetiska träd av alla kända bakterier lätt byggas med hjälp av k-mers från deras genom DNA [13] [14] [15]. Bakteriestammar kan snabbt identifieras från metagenomiska data genom att söka efter stamspecifika k-mers [16] [17] [18]. K-mers har också använts för att korrigera sekvenseringsfel i råavläsningar [19] [20] [21] [22]. En nyligen publicerad publikation har beskrivit en anpassningsfri SNV anropsmetod som bygger på att räkna frekvensen av k-mers 23. Denna metod omvandlar sekvenser från råa avläsningar till Burrows-Wheeler transform och kallar sedan genotyper genom att räkna med hjälp av en variabel längd unik delsträng som omger varianten. Vi utvecklade en ny metod som erbjuder möjligheten att direkt genotypa kända varianter från NGS data genom att räkna unika k-mers. Metoden använder endast tillförlitliga regioner av genomet och är ungefär 1-2 storleksordningar snabbare än traditionell kartläggning-baserad genotyp detektion. Således är den idealiskt lämpad för en snabb, preliminär analys av en delmängd av markörer innan fullskalig analys är klar. Metoden implementeras i programmeringsspråket C och finns som FastGT-programvarupaket. FastGT är för närvarande begränsat till anrop av tidigare kända genomiska varianter eftersom specifika k-mers måste väljas för alla kända alleler. Därför är det inte en ersättning för traditionell kartläggning och variant calling utan en kompletterande metod som underlättar vissa aspekter av NGS-baserade genomanalyser. FastGT är i själva verket jämförbart med en stor digital microarray som använder NGS data som en ingång. Vår metod är baserad på tre originalkomponenter: (1) proceduren för val av unika k-mers, (2) den anpassade datastrukturen för att lagra och räkna k-mers direkt från en FASTQ-fil, och (3) en maximal sannolikhet metod utformad speciellt för att uppskatta genotyper från k-mer räknar. Sammanställning av databasen med unika k-mer par. Den avgörande komponenten i FastGT är en förkompilerad flat-fil databas av genomiska varianter och motsvarande k-mer par som överlappar med varje variant. Varje bi-allelisk enskild nukleotid variant (SNV) position i genomet täcks av k-mer par, där par bildas
FastGT REF är ännu en annan k-mer-baserad metod för genotypsekvenseringsdata: den är starkt beroende av en förkompilerad databas med bi-alleliska SNV och motsvarande k-mers, som erhållits genom att utsätta k-mers som överlappar kända SNVs för flera filtreringssteg.
FastGT: an alignment-free method for calling common SNVs directly from raw sequencing reads
{'venue': 'Scientific Reports', 'journal': 'Scientific Reports', 'mag_field_of_study': ['Biology', 'Medicine']}