专题：Nature报道

美国国家心肺血液研究所8月16日发布新闻公告称，该所与其他研究机构合作，成功地对12名对象的基因外显子进行了测序，从而证明了使用外显子测序方法确定罕见致病变异基因的可行性和应用价值。其研究成果发表于8月16日《自然》杂志网络版。

外显子是人类基因的一部分，包含着合成蛋白质所需要的信息。全部外显子，称为“外显子组”（exome），只占人类基因组的百分之一。测定外显子序列只需针对外显子区域的DNA即可，因此远比进行全基因组序列测序更简便、经济，已成为现阶段基因测序工作的重心。

新闻公告称，为了验证外显子测序的实用性，由美国国立卫生研究院资助的一个研究小组选取了12名测序对象进行外显子测序。其中8人(4个非洲约鲁巴 人、2个东亚人、2个欧裔美国人）的DNA图谱已由国际人类基因组单体图计划确认；另4人无亲缘关系，同为弗里曼谢尔登综合征患者，该症是由MYH3基因 变异引起的一种罕见遗传性疾病。引入这4人参与测序的目的，就是确认外显子测序是否能检测到他们DNA中的MYH3基因突变。

研究人员首先将12个基因组DNA样本制成片段，再使用特殊探针选出其中仅含有外显子的片段。经过对12组外显子组的测序和分析，总计确定了3亿个DNA序列碱基，这是到目前为止使用第二代测序技术获取的人类基因编码序列的最大数据。

与常用的人类基因组测序相比，外显子测序在检测基因变异方面，无论是普通变异还是罕见变异，都表现出很高的灵敏度。通过这种测序，研究人员能够识别出一系列DNA错拼，如单核苷酸多态性变异（SNPs），以及基因序列的插入和删除。

而通过采用多步骤分类检测法，滤掉普通变异和个人独具的变异后，研究人员从4名弗里曼谢尔登综合征患者的DNA中准确找出了致病基因变异。他们的研 究表明，对于单个基因变异引起的疾病，外显子测序同样可以准确找到致病基因，与全基因组测序无异。研究人员认为，外显子测序也可用于多重基因变异引起的常 见疾病，如糖尿病和癌症的研究中，来揭示该种疾病的致病基因。

美国国家心肺血液研究所主任伊丽莎白·G·诺贝尔博士指出，进行外显子测序，可以得到关于疾病遗传基础的相关信息，希望这种指向性的目标测序有朝一日能用于大量人群，以帮助发现常见疾病如高血压、高胆固醇的遗传学基础。

该研究由美国国立卫生研究院资助，美国华盛顿大学、安捷伦科技公司（该公司得到国家心肺血液研究所资助），国家人类基因组研究所以及尤尼斯·肯尼 迪·施赖弗国家儿童健康与人类发育研究所的科学家共同参与。该研究也是国家心肺血液研究所和国家人类基因组研究所的合作项目——外显子组计划的一部分，旨 在开发、验证并应用一种低成本、高效率的外显子测序方法。（生物谷Bioon.com）

生物谷推荐原始出处：

Nature advance online publication 16 August 2009 | doi:10.1038/nature08250

Targeted capture and massively parallel sequencing of 12 human exomes

Sarah B. Ng1, Emily H. Turner1, Peggy D. Robertson1, Steven D. Flygare1, Abigail W. Bigham2, Choli Lee1, Tristan Shaffer1, Michelle Wong1, Arindam Bhattacharjee4, Evan E. Eichler1,3, Michael Bamshad2, Deborah A. Nickerson1 & Jay Shendure1

1 Department of Genome Sciences,
2 Department of Pediatrics, University of Washington,
3 Howard Hughes Medical Institute, Seattle, Washington 98195, USA
4 Agilent Technologies, Santa Clara, California 95051, USA

Genome-wide association studies suggest that common genetic variants explain only a modest fraction of heritable risk for common diseases, raising the question of whether rare variants account for a significant fraction of unexplained heritability1, 2. Although DNA sequencing costs have fallen markedly3, they remain far from what is necessary for rare and novel variants to be routinely identified at a genome-wide scale in large cohorts. We have therefore sought to develop second-generation methods for targeted sequencing of all protein-coding regions ('exomes'), to reduce costs while enriching for discovery of highly penetrant variants. Here we report on the targeted capture and massively parallel sequencing of the exomes of 12 humans. These include eight HapMap individuals representing three populations4, and four unrelated individuals with a rare dominantly inherited disorder, Freeman–Sheldon syndrome (FSS)5. We demonstrate the sensitive and specific identification of rare and common variants in over 300 megabases of coding sequence. Using FSS as a proof-of-concept, we show that candidate genes for Mendelian disorders can be identified by exome sequencing of a small number of unrelated, affected individuals. This strategy may be extendable to diseases with more complex genetics through larger sample sizes and appropriate weighting of non-synonymous variants by predicted functional impact.