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传染病诊断室利用纳米孔测序技术成功获得猩红热病原体— A族链球菌的全基因组完成图

2018-05-04 17:09打印
  近日,传染病诊断室利用牛津纳米孔测序技术(Oxford Nanopore Technology,ONT)成功获得一株猩红热病原体—A族链球菌(Group A streptococcus,GAS)的基因组完成图。

 
  
  图1. MinION测序设备及测序原理示意图(引自https://nanoporetech.com)
  
  课题组提取GAS基因组未经PCR扩增直接利用MinION设备、R9.4Flowcell进行了测序。结果显示,ONT技术在10分钟内获取的reads数据即可即时获取GAS基因组中全部重要的耐药基因(ermB、tetM等)、毒力基因及基因分型信息(emm)。单独用ONT的长reads在1小时内即可组装达到GAS基因组平均长度(1.85Mb),准确率达到99%以上。在1小时内可以获得包括长度为几十kb的ICE和prophage等移动元件在内的全部序列信息,这些移动元件往往携带多种耐药基因和毒力基因在GAS不同血清型菌株间播散,可能是引起猩红热疫情上升的重要因素。利用ONT与Illumina二代测序数据相结合进行组装可以使组装完成图的准确率达到99.99%以上。课题组针对ONT实时数据分析的优势开发了一系列快速、自动化分析方案,使得从样本DNA提取到基因分型、毒力基因与耐药基因等关键基因的读取,到基因组完成图的组装整个过程可在4-6小时内完成。可以预见,ONT技术以其测序速度更快、超长读长、现场操作性更强等优势将为未来传染病疫情现场控制模式带来技术革命。
  
  图2. ONT MinION产生的reads长度及数据量分布
  
  图3.基于纳米孔测序组装结果快速鉴定GAS移动元件
  
  通过以上探索性工作,本课题组在国内率先将纳米孔测序技术应用于病原细菌的基因组组装分析,建立了基于纳米孔测序技术的细菌性传染病病原体分析模式。目前部分研究内容已在Genome Announcements发布。文章第一作者为尤元海,通讯作者为张建中研究员。
  
  Link:http://genomea.asm.org/content/6/18/e00389-18.full
  
  You Y, Kou Y, Niu L, Jia Q, Liu Y, Davies MR, Walker MJ, Zhu J, Zhang J. 2018. Complete genome sequence of a Streptococcus pyogenes serotype M12 scarlet fever outbreak isolate from China, compiled using Oxford Nanopore and Illumina sequencing. Genome Announc 6:e00389-18. https://doi.org/10.1128/genomeA.00389-18.
  
  (传染病诊断室  尤元海供稿)




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