使用PacBio 13.5kb CCS文库组装高精度人类基因组结果发布-分析方法-资讯-生物在线

使用PacBio 13.5kb CCS文库组装高精度人类基因组结果发布

作者：天津生物芯片技术有限责任公司 2019-01-18T00:00 (访问量:4169)

如今，人类基因组的测序已经达到群体规模，但仍需要结合不同的测序技术（短读长和长读长），才能覆盖各种类型的遗传变异。这无疑增加了测序项目的成本和复杂度。为此，Pacific Biosciences公司的研究人员开发出一种方案，能够在Sequel测序平台上产生高度准确的长reads。

在PacBio、Google、NIST等机构的共同努力下，研究人员对人类男性HG002样本进行了测序，覆盖度达28倍，平均读长为13.5 kb，且准确性高达99.8%。这项成果于本周发表在预印本网站bioRxiv上。PacBio公司的David Rank和Michael Hunkapiller为共同通讯作者。

实验结果

我们先来看一下实验结果。研究小组最终使用PacBio SMRT测序得到了高质量的数据，平均CCS subreads达到13.5kb，单条reads的准确性达到99.8%，总共获得了89 Gb CCS数据。有了这样高质量的测序数据做基础，de novo组装结果自然也非常惊艳，其contig N50达到了15Mb，与HG002/NA24385基因组吻合率达到99.998%（Q47.7）。这一组装结果无论是对比单独Nanopore测序组装方案（Q24.6）或Nanopore测序+Illumina测序组装方案（Q28.8）都具有明显优势。

从下图可以看出使用PacBio CCS reads组装出的contig质量达到Q50的有60%左右。而单独使用Nanopore reads组装的HG001基因组 contig 质量达到Q50 的是0%(没有任何contig 能达到Q50)。即使使用Nanopore + Illumina 纠错后混装方案达到 Q50 的contig 也只有15%。

PB=PacBio, ONT=Oxford Nanopore, CLR=continuous long reads

Contig chunk 在质量分数上的累积分布曲线

将PacBio CCS reads mapping到人参考基因组GRCh37进行比对，检测结构变异、SNV和Indel的准确率和召回率（Precision & Recall），均分别大于95.99%、99.91%及95.98%。并且99.64%检测出来的变异都进行了单倍体分型。检测结构变异本来就是PacBio的优势，通过CCS的方式，PacBio SMRT测序对SNV和Indel的检测能力已和Illumina测序技术相当。

总结：长读长优势何在

PacBio长读长提升复杂基因组组装指标

PacBio超长读长直接获得全长转录组信息

PacBio直接读取原始数据中DNA甲基化修饰信息

PacBio长读长组装还可获得完整的细胞器基因组

2013年，天津生物芯片率先在国内提供PacBio RS II三代测序服务，天津生物芯片已积累丰富的项目经验，成为中国三代测序技术应用的领跑者。截止目前，公司在Nature、Nature Communications、PNAS等杂志累计发表SCI论文超过130篇，总影响因子超过500。同时，于2016年签约引进了PacBio Sequel测序平台，为大家带来高性价比测序服务，并为各位合作伙伴提供大基因组全套解决方案。

展望

PacBio SMRT测序目前已经在单reads准确率和低样本起始量（100ng DNA起始量文库）上取得了突破，而这两个优势搭配即将到来的8M测序芯片，未来必然会大大拓展SMRT测序的应用领域。

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