Tüm Genom Dizileme
Tüm genom dizileme (WGS), seçili genleri veya bölgeleri hedeflemek yerine, bir organizmanın genomunun neredeyse tam nükleotit dizisini tek bir analizde belirlemektedir. Hem kodlayan hem de kodlamayan DNA'yı okuyarak, en kapsamlı birincil genomik veri setini sağlamakta ve birleştirme, varyant çağrısı (variant calling) ve sonraki genomik analizler için girdi görevi görmektedir.
Tanım
Tüm genom dizileme, bir organizmanın genomundaki neredeyse tüm nükleotitlerin sırasını belirleme sürecini içeren laboratuvar ve hesaplamalı bir yöntemdir; bu genellikle DNA'yı parçalayarak, parçaları yedekli kapsama (redundant coverage) ile okuyarak ve tam diziyi elde etmek için onları yeniden yapılandırarak veya hizalayarak gerçekleştirilmektedir.
Kapsam
Bu madde, WGS'nin neyi ölçtüğünü, genomu yüksek kapsama (coverage) ile parçalama ve okuma şeklindeki 'shotgun' stratejisini, tüm ekzom dizileme gibi hedefe yönelik yaklaşımlarla olan karşıtlığını ve dizileme derinliğinin hassasiyeti belirlemedeki rolünü kapsamaktadır. Bu, metodolojik bir konudur ve klinik veya test önerileri sunmamaktadır.
Temel sorular
- Tüm genom dizileme, hedefe yönelik dizilemenin yakalayamadığı neleri yakalamaktadır?
- 'Shotgun' stratejisi, birçok kısa parçadan tüm bir genomu nasıl yeniden yapılandırmaktadır?
- Dizileme derinliği, hangi varyantların tespit edilebileceğini nasıl etkilemektedir?
Anahtar kavramlar
- 'Shotgun' dizileme
- Dizileme derinliği ve kapsama
- Tüm genom dizileme ve tüm ekzom dizileme karşılaştırması
- Kodlayan ve kodlamayan bölgeler
- Geri dönüşümlü terminatör kimyası
- Varyant çağrısı girdisi
Mekanizmalar
WGS'de, genomik DNA parçalanmakta ve her pozisyonun birden fazla bağımsız okuma ile kapsanması için birçok kez okunmaktadır; bu yedeklilik (derinlik), baz çağrılarının (base calls) çapraz kontrol edilmesini sağlamakta ve varyantların tespitini desteklemektedir. Venter ve meslektaşları tarafından insan ölçeğinde gösterilen tüm genom 'shotgun' yaklaşımı, genomu rastgele parçalara ayırmakta, bunları dizilemekte ve hesaplamalı olarak yeniden birleştirmektedir. Daha sonra geri dönüşümlü terminatör kimyası (reversible-terminator chemistry), tüm insan genomlarının çok daha düşük maliyetle doğru ve yüksek paralel okumasını mümkün kılmıştır. WGS hem kodlamayan hem de kodlayan DNA'yı okuduğu için, hedefe yönelik analizlerin gözden kaçırdığı düzenleyici ve yapısal varyasyonları yakalamaktadır.
Klinik önem
Tüm genom dizileme, bir bireyin tam genetik yapısını karakterize etmek için araştırma ve klinik genomik alanında giderek artan bir şekilde kullanılmaktadır; bu, kodlayan ve kodlamayan bölgelerdeki varyant keşfini desteklemektedir. Bu madde, yöntemi ve veri özelliklerini açıklamaktadır; eğitim amaçlı bir referans materyalidir ve belirli bir test veya klinik eylem için bir öneri değildir.
Kanıt ve kılavuzlar
Temel kanıtlar, bir dizi dönüm noktası niteliğindeki birincil çalışmalardır: 2001 yılında yayımlanan iki insan genom dizisi (Venter ve ark.; International Human Genome Sequencing Consortium) ve Bentley ve ark. (2008) tarafından doğru, yüksek paralel tüm genom dizilemesinin gösterilmesi. Sims ve ark. (2014) gibi metodolojik derlemeler, derinlik ve kapsamanın analitik hassasiyeti nasıl şekillendirdiğini belgelemektedir.
Tarihçe
İnsan ölçeğinde tüm genom dizileme, ilk olarak 2001 yılında iki paralel çaba ile gerçekleştirilmiştir; biri hiyerarşik klon tabanlı dizileme kullanarak ve diğeri tüm genom 'shotgun' birleştirmesi kullanarak. 2008 yılında geri dönüşümlü terminatör kimyası ile doğru dizilemenin gösterilmesi, popülasyon ölçeğinde WGS'yi uygulanabilir hale getirmiş ve yöntem olgunlaştıkça derinlik ve kapsama merkezi tasarım parametreleri haline gelmiştir.
Öne çıkan isimler
- J. Craig Venter
- Eric Lander
- David Bentley
İlgili konular
Temel eserler
- venter-2001
- ihgsc-2001-wgs
- bentley-2008
Sıkça sorulan sorular
- Tüm genom dizileme, tüm ekzom dizilemeden nasıl farklıdır?
- Tüm genom dizileme, kodlamayan ve düzenleyici bölgeler de dahil olmak üzere neredeyse tüm genomu okurken, tüm ekzom dizileme yalnızca genomun küçük bir kısmını oluşturan protein kodlayan kısmını (ekzom) hedeflemektedir.
- Tüm genom dizilemede dizileme derinliği neden önemlidir?
- Derinlik (her pozisyonu kaç okumanın kapsadığı), baz çağrılarının ve varyantların ne kadar güvenle yapılabileceğini belirlemektedir; daha yüksek derinlik, özellikle düşük frekanslı veya heterozigot varyantların tespiti için hassasiyeti ve doğruluğu artırmaktadır.