2 6 9 t e c h n i c a l r e p o r t s Noggrann och fullständig analys av genomvariation i stora populationer kommer att krävas för att förstå betydelsen av genomvariation i komplex sjukdom. Vi presenterar en analytisk ram för att karakterisera genomet radering polymorfism i populationer med hjälp av sekvensdata som distribueras över hundratals eller tusentals genom. Vårt tillvägagångssätt använder koncept på befolkningsnivå för att omtolka de tekniska egenskaperna hos sekvensdata som ofta reflekterar strukturell variation. I 1000 Genomes Project pilot, detta tillvägagångssätt identifierade deletion polymorphism över 168 genom (sekvenserad vid 4× genomsnittlig täckning) med känslighet och specificitet oöverträffad av andra algoritmer. Vi beskriver också ett sätt att bestämma det alleliska tillståndet eller genotypen av varje deletation polymorfism i varje genom; 1000 Genomes Project använde denna metod för att typ 13,826 deletion polymorphisms (48-995,664 bp) med hög noggrannhet i populationer. Dessa metoder erbjuder ett sätt att relatera genom strukturell polymorfism till komplex sjukdom i populationer. Beskriva genom variation i populationer och identifiera alleler som påverkar komplexa fenotyper kommer att kräva sekvensering tusentals genom. Genomsekvensering kommer därför i allt högre grad att utföras i kliniska kohorter och referenskohorter av betydande storlek 1. En viktig utmaning kommer att vara att identifiera hur genom varierar på stora såväl som fina skalor. Korta sekvensavläsningar kan återspegla stora varianter på flera sätt: enskilda avläsningar kan spänna över en variants brytpunkter 2,3; molekylärt parade sekvenser kan flankera en variant 4-6; och läsdjup påverkas av det underliggande kopieringsnumret för ett genomiskt segment 7-9 (Fig. 1).................................................................. Men identifiera stora varianter från korta sekvensavläsningar är fel benägna: molekylära bibliotek innehåller miljontals chimeriska molekyler som maskerade som strukturella varianter; läsdjup varierar över genomet på sätt som varierar mellan sekvenserande bibliotek; och anpassningsalgoritmer vilseleds av genomets interna upprepningar. Illustrera denna utmaning, den 1000 Genomes Project fann att även för djupt sekvenserade (större än 30×) individuella genom, 14 publicerade och nya metoder för att analysera raderingar genererade falska upptäckter (FDRs) av 9-89%, så att ytterligare experiment (Array CGH, PCR) krävdes för att identifiera de verkliga varianterna bland de falska upptäckter 1,10. Dessa svårigheter är potentiellt svårare i följd data som genereras på en population skala. Eftersom fler genom är sekvenserade, samlas falska upptäckter snabbare än verkliga varianter, eftersom många verkliga varianter helt enkelt återupptäckt i fler genom. I populationsbaserade studier kan prövarna dessutom använda lägre sekvenstäckning (över många fler genom) än vad som används för djupt sekvenserade personliga genom, eftersom den resulterande stora provstorleken gör det möjligt för studier att fastställa mer lågfrekventa alleler och öka kraften för att relatera variation till fenotyp. Den höga falska upptäckten av strukturella variationsalgoritmer i djupt sekvenserade individuella genom 1,10 har föreslagit att problemet med exakt inferens vid lägre täckning kommer att vara utmanande. Vi antog dock att sekvensering på befolkningsnivå också kommer att möjliggöra nya typer av analytiska metoder. Verkliga strukturella alleler kan lämna ytterligare fotavtryck i befolkningsdata (Fig. 1).................................................................. Segregerande alleler skiljer vissa genom från andra, ersätter alternativa strukturella alleler, ger upphov till diskreta alleliska tillstånd i ett diploidgenom, ofta delas över genom och segregera på haplotyper med andra varianter 11,12. Här visar vi att analys av strukturell variation i populationer görs mycket mer exakt och kraftfull genom att gripa mönster på en populationsnivå. Vi presenterar resultaten av en analys som tillämpar dessa principer för att kartlägga deletion polymorfism i genom av 168 individer sekvenserade vid låg täckning (2×-8× parad-end sekvensering på Illumina plattform) i 1000 Genomes Project pilot. Vi fokuserar på deletion polymorfism, den mest talrika och validerade klassen av strukturell variation, även om de population-nivå analytiska begrepp som vi beskriver kan också användas för att analysera andra former av genom variation. Vi visar att populationsmedveten analys möjliggör strukturella slutsatser med hög noggrannhet. Vårt tillvägagångssätt kan identifiera ett oöverträffat antal raderingar med få falska upptäckter, fastställa varianter ner till sub-kilobasstorlekar och låga allelfrekvenser, lokalisera brytpunkter vid hög upplösning, bestämma genotyp (alleliskt tillstånd) vid varje locus i varje genom och skapa en högupplöst karta över länkdisequilibrium (LD) mellan singel-nukleotid och strukturella alleler. Den resulterande datauppsättningen har validerats genom oberoende experiment. Det omfattar en betydande del av deletionsloci och alla strukturella variation genotyp data som släpptes av 1000 Genomes Project pilot 1.
GenomeStrip REF har använts vid 1000 Genomes-projektet (The 1000 Genomes Project Consortium, 2015 för genotypning av stora raderingar.
Discovery and genotyping of genome structural polymorphism by sequencing on a population scale
{'venue': 'Nature Genetics', 'journal': 'Nature Genetics', 'mag_field_of_study': ['Biology', 'Medicine']}