10. Clinical Application of HT-NGS

10. Clinical Application of HT-NGS High-Throughput Next Second Generation Sequencing (HT-NGS) has transformed genomic research by decreasing the cost of sequencing and increasing the throughput. Now, the focus is on using NGS technology for diagnostics and therapeutics. A number of recently launched NGS systems open new opportunities for disease research, including infectious disease studies, detection of rare variants, understanding the genomic complexity of cancer, and conducting epigenetics studies. NGS promises to facilitate genome-wide human population structural variation studies by uncovering all of the common and rare genetic variation in human populations. Indeed, the “1000 Genomes Project” has made great progress to date toward this goal. With a comprehensive genetic map of all human variation produced by HT-NGS, researchers will be able to perform more detailed experiments to detect genetic variation underlying the response to medicines. HT-NGS platforms have also found application in high throughput mutation detection and carrier screening using a method called functional genomics fingerprinting (FGF). This approach uses a selective enrichment of functional genomic regions (the exome, promoterome, or exon splice enhancers) in response to the discovery of causal mutations for disease and drug response. Target enrichment based on microarray has also allowed the parallel, large-scale analysis of complete genomic regions for multiple genes of a disease pathway, and for multiple samples simultaneously, thus providing an efficient tool for comprehensive diagnostic screening of mutations. Carrier screening by HT-NGS is also feasible in the general population with severe recessive childhood disorders and in mutation detection associated with autosomal-recessive cerebellar ataxia, by combining SNP array-based linkage analysis and targeted resequencing of relevant sequences in the linkage interval.

10.1 Genetic Mutations in Mendelian Disorders Mendelian disorders are genetic diseases that show Mendelian pattern of inheritance. Traditionally, karyotyping and fluorescent in-situ hybridization (FISH) was used to identify gross genetic abnormalities while in recent years microarrays have provided better resolution. Since most of the genetic abnormalities in a number of Mendelian disorders are small (bp-kbp), HT-NGS with a single nucleotide resolution would be better suited for identifying them. Moreover, HT-NGS systems could be used to sequence the entire exome or targeted exonic regions along with the associated 5’, 3’ and intronic regions for focused genetic variation detection. Additionally, multiplexing capabilities of HT-NGS technology would allow for sequencing small regions of multiple samples in a single lane/ well. Exome sequencing has been used to identify genes underlying rare Mendelian disorders; Miller syndrome [QUERY Reference format – Author name] and Kabuki syndrome.

10.2 Epigenetics The HT-NGS technologies offer the potential to substantially accelerate epigenomic research (the study of heritable gene regulation that does not involve the DNA sequence itself but its modifications and higher-order structures), including posttranslational modifications of histones, the interaction between transcription factors and their direct targets, nucleosome positioning on a genome-wide scale and the characterization of DNA methylation patterns. Histone modification and methylation of DNA are two important epigenetic mechanisms that regulate the transcriptional status of genes. Using ChIP-Seq (chromatin immunoprecipitation and direct sequencing) technology, posttranslational modifications of histones and the location of transcription factors can be studied at the wholegenome level, whereas methylated DNA immunoprecipitation (meDIP) and bisulphite protocols can be used to study the methylation of DNA itself. For example, using ChIP-seq on HT-NGS platform, the binding sites for a transcription factor (TF) and the human growth-associated binding protein (GABP alpha) were directly sequenced instead of being hybridized on a chip-array thus unraveling the wide and intricate gene pathways regulated by PPARG (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma) gene and predicting the de novo motif discovery. The ChIP-seq approach was recently used to identify binding sites of two transcription factors, STAT1 (Signal Transducers and Activators of Transcription 1) and NRSF (Neuron-Restrictive Silencer Factor) in human cells. Both studies compared their findings with those generated by ChIPchip, demonstrating that ChIP-seq had better resolution and required fewer replicates.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

10. การประยุกต์ใช้ทางคลินิกของ HT-NGS สูง throughput ถัดไปรุ่นที่สองลำดับ (HT-NGS) ได้เปลี่ยนการวิจัยจีโนมโดยการลดค่าใช้จ่ายของการจัดลำดับและเพิ่มทางเข้า ตอนนี้โฟกัสอยู่กับการใช้เทคโนโลยี NGS สำหรับการวินิจฉัยและการบำบัดรักษา จำนวนเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้เปิดตัวระบบ NGS เปิดโอกาสใหม่สำหรับการวิจัยโรครวมถึงการศึกษาโรคติดเชื้อ, การตรวจหาสายพันธุ์ที่หายากในการทำความเข้าใจความซับซ้อนของจีโนมของโรคมะเร็งและการดำเนินการศึกษา Epigenetics NGS สัญญาว่าจะอำนวยความสะดวกในประชากรมนุษย์การศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจีโนมทั้งโดยการเปิดโปงทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่พบบ่อยและหายากในประชากรมนุษย์ อันที่จริง "1000 จีโนมโครงการ" มีความคืบหน้าวันที่ดีในการไปสู่เป้าหมายนี้ กับแผนที่ทางพันธุกรรมที่ครอบคลุมของการเปลี่ยนแปลงของมนุษย์ทั้งหมดที่ผลิตโดย HT-NGS นักวิจัยจะสามารถที่จะทำการทดลองรายละเอียดเพิ่มเติมในการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมพื้นฐานการตอบสนองต่อยา แพลตฟอร์ม HT-NGS ยังได้พบการประยุกต์ใช้ในการตรวจหาการกลายพันธุ์สูง throughput และผู้ให้บริการตรวจคัดกรองโดยใช้วิธีการที่เรียกว่าฟังก์ชั่นการทำงานพิมพ์ลายนิ้วมือ (FGF) วิธีนี้ใช้การเพิ่มปริมาณการคัดเลือกของภูมิภาคการทำงานของจีโนม (exome ที่ promoterome หรือเพิ่มประกบเอกซ์ซอน) ในการตอบสนองต่อการค้นพบของการกลายพันธุ์ที่เป็นสาเหตุการเกิดโรคและการตอบสนองยาเสพติด การเพิ่มปริมาณขึ้นอยู่กับเป้าหมาย microarray ยังอนุญาตให้การวิเคราะห์แบบคู่ขนานขนาดใหญ่ของภูมิภาคจีโนมที่สมบูรณ์แบบสำหรับหลายยีนของโรคทางเดินและสำหรับตัวอย่างหลายคนพร้อมกันจึงให้เครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการคัดกรองการวินิจฉัยที่ครอบคลุมของการกลายพันธุ์ การตรวจคัดกรองผู้ให้บริการโดย HT-NGS ยังเป็นไปได้ในประชากรทั่วไปที่มีอาการรุนแรงความผิดปกติในวัยเด็กด้อยและในการตรวจสอบการกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับ autosomal-ถอย ataxia สมองน้อยโดยการรวมการวิเคราะห์เชื่อมโยง SNP อาร์เรย์-based และ resequencing กำหนดเป้าหมายของลำดับที่เกี่ยวข้องในช่วงการเชื่อมโยง.

10.1 กลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในโรคความผิดปกติของเมนเดลเมนเดลเป็นโรคทางพันธุกรรมที่แสดงรูปแบบของเมนเดลได้รับมรดก ตามเนื้อผ้า karyotyping และเรืองแสง hybridization (FISH) ในแหล่งกำเนิดถูกใช้ในการระบุความผิดปกติทางพันธุกรรมขั้นต้นในขณะที่ในปีที่ผ่านมาไมโครอะเรย์ได้ให้ความละเอียดที่ดีกว่า เนื่องจากส่วนใหญ่ของความผิดปกติทางพันธุกรรมในจำนวนของความผิดปกติของเมนเดลมีขนาดเล็ก (BP-KBP), HT-NGS ที่มีความละเอียดเดี่ยวเบื่อหน่ายจะเหมาะดีกว่าสำหรับพวกเขาระบุ นอกจากนี้ระบบ HT-NGS สามารถใช้ในการลำดับ exome ทั้งหมดหรือกำหนดเป้าหมายภูมิภาค exonic พร้อมกับ 5 ที่เกี่ยวข้อง '3' และภูมิภาค INTRONIC สำหรับการตรวจสอบรูปแบบที่เน้นทางพันธุกรรม นอกจากนี้ความสามารถของเทคโนโลยีมัลติ HT-NGS จะช่วยให้การลำดับภูมิภาคขนาดเล็กของกลุ่มตัวอย่างในหลายช่องทางเดียว / ดี exome ลำดับได้ถูกนำมาใช้ในการระบุความผิดปกติของยีนพื้นฐานของเมนเดลที่หายาก; มิลเลอร์ซินโดรม. [รูปแบบการอ้างอิง QUERY - ผู้แต่งชื่อ] และคาบูกิซินโดรม

10.2 เทคโนโลยี Epigenetics HT-NGS มีศักยภาพที่จะเร่งผลักดันการวิจัย epigenomic (การศึกษาการควบคุมยีนพันธุกรรมที่ไม่เกี่ยวข้องกับลำดับดีเอ็นเอของตัวเอง แต่การปรับเปลี่ยนและสูงกว่า โครงสร้างตามลำดับ) ซึ่งรวมถึงการปรับเปลี่ยนของ posttranslational histones ปฏิสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยถอดความและเป้าหมายของพวกเขาโดยตรงตำแหน่ง nucleosome ในระดับจีโนมกว้างและลักษณะของรูปแบบการ methylation ดีเอ็นเอ การปรับเปลี่ยนสโตนและ methylation ดีเอ็นเอสองกลไก epigenetic สำคัญที่ควบคุมสถานะการถอดรหัสของยีน ใช้ chip-Seq (immunoprecipitation โครมาติและลำดับโดยตรง) เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยน posttranslational ของ histones และที่ตั้งของปัจจัยถอดความสามารถศึกษาในระดับ wholegenome ในขณะที่สารดีเอ็นเอ immunoprecipitation (meDIP) และโปรโตคอล bisulphite สามารถนำมาใช้เพื่อการศึกษา methylation ของดีเอ็นเอ ตัวเอง ตัวอย่างเช่นการใช้ชิป seq บนแพลตฟอร์ม HT-NGS, เว็บไซต์ผูกพันถอดความปัจจัย (TF) และการเจริญเติบโตที่เกี่ยวข้องมนุษย์โปรตีนที่มีผลผูกพัน (GABP อัลฟา) มีลำดับขั้นตอนโดยตรงแทนการถูกไฮบริดบนชิปอาร์เรย์จึงไข กว้างและซับซ้อนอย่างทุลักทุเลยีนควบคุมโดย PPARG (peroxisome proliferator เปิดใช้งานรับแกมมา) ของยีนและการทำนายเดอโนโวค้นพบแม่ลาย วิธีชิป seq ได้ถูกใช้ในเร็ว ๆ นี้เพื่อระบุเว็บไซต์ที่มีผลผูกพันของทั้งสองถอดความปัจจัย STAT1 (สัญญาณแปลงความถี่และกระตุ้นการถอดความ 1) และ NRSF (Neuron เข้มงวด Silencer ปัจจัย) ในเซลล์ของมนุษย์ ทั้งการศึกษาผลการวิจัยเมื่อเทียบกับผู้ที่สร้างขึ้นโดย ChIPchip แสดงให้เห็นว่าชิป seq ได้มีมติที่ดีขึ้นและต้องทำซ้ำน้อยลง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

10 . การประยุกต์ใช้ทางคลินิก ht-ngs สูง throughput sequencing ต่อไปรุ่นที่สอง ( ht-ngs ) มีแปลงวิจัยจีโนมโดยการลดต้นทุนของการใช้ และการเพิ่มอัตรา ตอนนี้ เน้นการใช้เทคโนโลยีเพื่อการวินิจฉัย และการรักษาแทน . หมายเลขของเพิ่งเปิดตัวระบบเทคเปิดโอกาสใหม่สำหรับการวิจัยโรครวมทั้งศึกษาโรคติดเชื้อการตรวจหาสายพันธุ์หายาก เข้าใจความซับซ้อนของจีโนมของมะเร็ง และการแห่งการศึกษา ภาพหลุดสัญญาเพื่อความสะดวกใน genome-wide ประชากรมนุษย์โครงสร้างรูปแบบการศึกษา โดยการเปิดเผยทั้งหมดของทั่วไปและการแปรผันทางพันธุกรรมที่หายากในประชากรมนุษย์ จริง , " 1000 Genomes โครงการ มีความก้าวหน้าที่ดีและสู่เป้าหมายนี้ กับแผนที่ทางพันธุกรรมที่ครอบคลุมทั้งหมดของมนุษย์ การเปลี่ยนแปลงที่ผลิตโดย ht-ngs นักวิจัยจะสามารถทดลองเพิ่มเติมเพื่อตรวจหาความแปรผันทางพันธุกรรมในการตอบสนองกับยา ht-ngs แพลตฟอร์มที่ยังพบการประยุกต์ใช้ในการตรวจหาการกลายพันธุ์ throughput สูงและการคัดกรองพาหะโดยใช้วิธีการที่เรียกว่าหน้าที่ยีนลาย ( fgf ) วิธีนี้ใช้วิธีเลือกของการทำงานจีโนมภูมิภาค ( exome promoterome , หรือชนิดเกลียวเพิ่ม ) ในการตอบสนองต่อการค้นพบสาเหตุของการกลายพันธุ์โรคและการใช้ยา การกำหนดเป้าหมายตาม microarray ได้รับอนุญาตยังขนานขนาดใหญ่ของภูมิภาค การวิเคราะห์จีโนมที่สมบูรณ์หลายยีนของโรคทางเดิน และสำหรับหลาย ๆอย่างพร้อมกันจึงให้เครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการคัดกรองการวินิจฉัยที่ครอบคลุมของการกลายพันธุ์ ผู้ให้บริการคัดเลือกโดย ht-ngs ยังเป็นไปได้ในประชากรทั่วไป และในวัยเด็กความผิดปกติรุนแรงแฝงของการตรวจสอบที่เกี่ยวข้องกับยีนด้อยทาสปัญญา โดยรวมอาร์เรย์จาก SNP การวิเคราะห์เชื่อมโยงเป้าหมายและ resequencing ของลำดับการเชื่อมโยงที่เกี่ยวข้องในช่วง10.1 การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่เมนเดลในความผิดปกติชนิดความผิดปกติโรคทางพันธุกรรมที่แสดงรูปแบบชนิดของมรดก ผ้า และโครโมโซมชนิดควบคู่เรืองแสง ( ปลา ) ถูกใช้เพื่อระบุรวมพันธุกรรมผิดปกติในขณะที่ปีล่าสุดการแสดงได้ให้ความละเอียดที่ดีกว่า เนื่องจากส่วนใหญ่ของความผิดปกติทางพันธุกรรมในหมายเลขของชนิดความผิดปกติเล็ก ( BP kbp ) ht-ngs ด้วยความละเอียดซิงเกิลนิวคลีโอไทด์จะเหมาะสำหรับการระบุพวกเขา นอกจากนี้ ht-ngs ระบบสามารถใช้ลำดับ exome ทั้งหมดหรือเป้าหมาย exonic ภูมิภาคพร้อมกับที่เกี่ยวข้อง 5 " และ 3 " intronic ภูมิภาค เพื่อมุ่งเน้นการตรวจหาความแปรผันทางพันธุกรรม . นอกจากนี้ ความสามารถของเทคโนโลยีมัลติ ht-ngs จะอนุญาตให้สำหรับการติดตามขนาดเล็กภูมิภาคหลายตัวอย่างในเลนเดียว / ดี ลำดับ exome ได้ถูกใช้เพื่อระบุถึงความผิดปกติของยีนชนิดหายาก ; มิลเลอร์ซินโดรม [ แบบสอบถามรูปแบบการอ้างอิงชื่อผู้เขียน ) ] และ คาบูกิ ซินโดรม10.2 แห่งการ ht-ngs เทคโนโลยีมีศักยภาพอย่างมากเร่งวิจัย epigenomic ( การศึกษาสามารถยีนกฎระเบียบที่เกี่ยวข้องกับดีเอ็นเอลำดับตัวเอง แต่การปรับเปลี่ยนโครงสร้างระดับสูง ) ได้แก่ posttranslational ดัดแปลงฮิสโตน การโต้ตอบระหว่างปัจจัยการถอดความและเป้าหมายโดยตรงของพวกเขา ตำแหน่งบน genome-wide นิวคลีโอโซมขนาดและลักษณะของรูปแบบจากดีเอ็นเอ และการปรับเปลี่ยนของ DNA methylation หมอกแดดสำคัญสอง Epigenetic กลไกที่ควบคุมสถานะ particle ของยีน การใช้ชิป seq ( immunoprecipitation โครมาตินและการหาลำดับเบสโดยตรง ) เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยน posttranslational ของฮิสโตนและที่ตั้งของปัจจัยการถอดความสามารถศึกษาในระดับ wholegenome ในขณะที่ immunoprecipitation ดีเอ็นเอ methylated ( medip ) และไบซัลไฟต์โปรโตคอลที่สามารถใช้เพื่อศึกษา methylation ดีเอ็นเอนั่นเอง ตัวอย่างเช่นการใช้ชิป seq ใน ht-ngs แพลตฟอร์มเว็บไซต์ผูกพันสำหรับการถอดความปัจจัย ( TF ) และการเจริญเติบโตของมนุษย์ที่เกี่ยวข้องโปรตีน ( gabp อัลฟา ) ได้โดยตรง นี้แทนการ hybridized บนชิปเรย์จึงคลี่คลายกว้างและซับซ้อนของกระบวนการควบคุมโดย pparg ( เพอรอกซิโซม proliferator กระตุ้นรีเซพเตอร์ยีนแกมมา ) และการพยากรณ์อีกครั้งที่มีการค้นพบ ชิป seq วิธีการนี้ใช้ในการระบุตำแหน่งในการจับสองถอดความปัจจัย stat1 ( ตัวแปลงสัญญาณและกระตุ้นการถอดความ 1 ) และเซลล์ ( เซลล์จำกัด Silencer factor ) ในเซลล์ของมนุษย์ การศึกษาเปรียบเทียบผลของพวกเขาที่สร้างขึ้นโดย chipchip , แสดงให้เห็นว่ามีความละเอียดที่ดีกว่า และใช้ชิป seq น้อยลง ได้แก่