Varian Jumlah Salinan: Deteksi dan Klasifikasi

Varian jumlah salinan (CNV) adalah segmen DNA yang jumlah salinannya berbeda antar individu—diperoleh melalui duplikasi atau hilang melalui delesi relatif terhadap genom referensi. CNV merupakan komponen utama variasi struktural, dan pertanyaan metodologis utamanya adalah bagaimana mendeteksinya secara andal dari data array atau sekuensing dan bagaimana mengklasifikasikannya berdasarkan ukuran, status salinan, dan kemungkinan signifikansinya.

Definition

Varian jumlah salinan adalah segmen DNA, secara konvensional berukuran satu kilobase atau lebih besar, yang berbeda dalam jumlah salinan yang ada dibandingkan dengan genom referensi, muncul sebagai delesi (kehilangan salinan) atau duplikasi atau amplifikasi tingkat tinggi (peningkatan salinan).

Scope

Topik ini mencakup apa itu CNV, teknologi utama yang digunakan untuk mendeteksi dan mengukur ukurannya (hibridisasi genomik komparatif array, array SNP, dan sinyal kedalaman baca atau ujung berpasangan dari sekuensing), dan dasar-dasar klasifikasinya—peningkatan versus kehilangan, jumlah salinan, rekurensi, dan frekuensi. Ini adalah perlakuan referensi dari konsep deteksi dan klasifikasi dan tidak memberikan interpretasi diagnostik untuk individu.

Core questions

• Apa yang membedakan varian jumlah salinan dari varian struktural lainnya?
• Sinyal mana—intensitas hibridisasi, kedalaman baca, bukti ujung berpasangan dan bacaan terpisah—yang digunakan untuk memanggil CNV?
• Bagaimana CNV diklasifikasikan berdasarkan status salinan, ukuran, rekurensi, dan frekuensi populasi?
• Apa batasan resolusi dan sumber panggilan palsu dari setiap platform deteksi?

Key concepts

• Peningkatan salinan (duplikasi) dan kehilangan salinan (delesi)
• Hibridisasi genomik komparatif array (aCGH)
• Rasio log R array SNP dan frekuensi B-alel
• Deteksi kedalaman baca dan ujung berpasangan
• Resolusi titik putus
• CNV rekuren vs. non-rekuren
• Frekuensi populasi dan klasifikasi jinak vs. patogen

Mechanisms

Deteksi CNV menerjemahkan perubahan fisik dalam dosis DNA menjadi sinyal yang dapat diukur. Hibridisasi genomik komparatif array dan array SNP membaca intensitas hibridisasi relatif, sehingga delesi menurunkan dan duplikasi meningkatkan sinyal di seluruh interval yang terpengaruh; array SNP menambahkan informasi rasio alel yang membantu membedakan status salinan. Pendekatan berbasis sekuensing menyimpulkan jumlah salinan dari kedalaman baca—lebih banyak bacaan terakumulasi di atas wilayah yang diduplikasi dan lebih sedikit di atas delesi—dan menggunakan penyelarasan ujung berpasangan yang tidak sesuai dan bacaan terpisah untuk melokalisasi titik putus. Klasifikasi kemudian menggabungkan status salinan, ukuran, apakah varian berulang pada titik putus yang ditentukan arsitektur, dan frekuensinya dalam populasi referensi.

Clinical relevance

Analisis jumlah salinan banyak digunakan dalam ilmu kesehatan untuk mengkarakterisasi peningkatan dan kehilangan genomik, dan membedakan CNV jinak umum dari peristiwa pengubah dosis yang jarang terjadi adalah hal utama dalam menafsirkan data genomik. Entri ini menjelaskan bagaimana CNV dideteksi dan dikategorikan sebagai masalah metodologis; ini bukan dasar untuk diagnosis atau manajemen individu.

Epidemiology

Survei awal di seluruh genom menetapkan bahwa CNV umum pada individu sehat: Sebat dan rekan pertama kali menunjukkan polimorfisme jumlah salinan yang meluas, dan Redon serta rekan memetakan CNV global di seluruh populasi HapMap. Katalog berbasis sekuensing berikutnya, termasuk peta variasi struktural 1000 Genomes, menyempurnakan frekuensi dan menunjukkan bahwa delesi dan duplikasi secara kolektif mencakup sebagian besar genom yang bervariasi.

History

Pengakuan bahwa jumlah salinan sangat bervariasi di antara orang sehat muncul pada tahun 2004 dari studi array oleh Sebat dan oleh Iafrate dan rekan, membatalkan asumsi bahwa variasi tersebut jarang terjadi. Peta CNV seluruh genom dari platform array menyusul pada tahun 2006, dan pergeseran ke sekuensing throughput tinggi pada dekade berikutnya membawa metode kedalaman baca dan ujung berpasangan yang meningkatkan resolusi titik putus dan menggabungkan panggilan CNV ke dalam penemuan varian struktural umum.

Debates

Bagaimana perbedaan platform deteksi harus diselaraskan?

Array dan pemanggil berbasis sekuensing melaporkan set CNV yang tumpang tindih tetapi tidak identik, berbeda dalam resolusi ukuran, presisi titik putus, dan sensitivitas di wilayah berulang, sehingga menyelaraskan panggilan dan frekuensi di seluruh platform tetap menjadi tantangan metodologis yang diakui.

Key figures

• Jonathan Sebat
• Stephen W. Scherer
• Charles Lee
• Evan E. Eichler
• Nigel P. Carter

Seminal works

• sebat-2004
• redon-2006
• alkan-2011

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara CNV dan delesi?

Delesi adalah salah satu jenis varian jumlah salinan (kehilangan salinan). Istilah CNV lebih luas dan juga mencakup duplikasi dan peningkatan salinan tingkat tinggi, sehingga setiap delesi dengan ukuran yang relevan adalah CNV tetapi tidak setiap CNV adalah delesi.

Mengapa dua platform dapat melaporkan CNV yang berbeda untuk sampel yang sama?

Metode array dan sekuensing berbeda dalam resolusi, presisi titik putus, dan sensitivitas di dalam wilayah berulang, sehingga mereka menangkap set varian yang tumpang tindih tetapi tidak identik dan mungkin mengukur peristiwa yang sama secara berbeda.