多组学测序

发布时间:2025-05-28 18:07:32 阅读量:11 作者:生物检测中心

以下是一篇关于多组学测序检测项目的完整综述文章,重点聚焦技术应用与检测内容:

多组学测序技术:核心检测项目与应用进展

引言

多组学测序(Multi-Omics Sequencing)通过整合基因组、转录组、蛋白质组、表观组及代谢组等多维度数据,为疾病机制研究、精准医疗和生物标志物发现提供了系统性工具。其核心价值在于从不同分子层面对生物体进行全景解析,实现更深层次的生物学洞察。

一、核心检测项目与技术分类

1. 基因组测序(Genomics)

  • 全基因组测序(WGS) 检测内容:30亿碱基对全覆盖,分析SNV、CNV、结构变异(SV)、线粒体DNA等。 技术平台:Illumina NovaSeq、PacBio HiFi、Oxford Nanopore。

  • 全外显子组测序(WES) 靶向检测约2%的蛋白质编码区域,成本效益高,适用于遗传病诊断。

  • 靶向扩增测序(Panel Sequencing) 聚焦特定基因(如癌症驱动基因、药物代谢基因),深度覆盖热点突变。

2. 转录组测序(Transcriptomics)

  • RNA-Seq 检测mRNA、lncRNA、circRNA表达谱,解析可变剪接及融合基因。

  • 单细胞RNA测序(scRNA-seq) 揭示细胞异质性,绘制组织/肿瘤微环境细胞图谱(如10x Genomics平台)。

  • 空间转录组测序 结合空间位置信息,定位基因表达区域(如Visium技术)。

3. 表观基因组测序(Epigenomics)

  • DNA甲基化测序 亚硫酸盐处理结合WGBS或靶向panel(如Illumina EPIC阵列)。

  • 染色质可及性检测 ATAC-seq、DNase-seq分析开放染色质区域。

  • 组蛋白修饰分析 ChIP-seq检测特定组蛋白标记(如H3K4me3、H3K27ac)。

4. 蛋白质组与代谢组

  • 质谱蛋白质组学 定量检测蛋白表达、翻译后修饰(磷酸化、泛素化)。

  • 代谢组学(LC-MS/GC-MS) 分析小分子代谢物(脂类、氨基酸、糖类)动态变化。

二、临床应用场景

1. 肿瘤精准治疗

  • 液体活检 基于ctDNA检测肿瘤突变负荷(TMB)、微卫星不稳定性(MSI)及耐药突变。

  • 免疫治疗生物标志物 PD-L1表达联合T细胞受体(TCR)多样性评估。

2. 遗传病诊断

  • 家系全外显子组+CNV分析,诊断罕见病(如DMD、脊髓性肌萎缩症)。

3. 慢性病风险预测

  • 多基因风险评分(PRS)结合代谢组数据预测心血管疾病、糖尿病风险。

三、技术流程与数据分析

  1. 样本处理

    • 组织:FFPE样本需脱蜡、DNA修复
    • 液体样本:血浆cfDNA片段化特征分析
  2. 生信分析流程

    • 基因组:GATK标准流程、ANNOVAR注释
    • 多组学整合:WGCNA网络分析、通路富集(KEGG/GO)
  3. 数据库支持

    • TCGA、GTEx、COSMIC、ClinVar

四、挑战与未来方向

  1. 技术瓶颈

    • 单细胞测序的通量与成本
    • 蛋白质组的动态范围限制
  2. 临床转化障碍

    • 多组学数据解读标准化
    • 伦理与隐私保护(尤其生殖细胞编辑)
  3. 前沿趋势

    • 时空多组学(Spatiotemporal Omics)
    • AI驱动的多模态数据融合(如DeepOmics框架)

结论

多组学测序通过多层次检测项目的有机整合,正在推动生命科学从单一分子分析迈向系统生物学研究。未来伴随技术成本下降与分析工具革新,其将在个体化医疗与复杂疾病机制解析中发挥更关键作用。

参考文献(示例)

  1. Reuter, J. A., et al. (2015). Nature Reviews Genetics.
  2. Hasin, Y., et al. (2017). Genome Medicine.
  3. Marx, V. (2021). Nature Methods.

文章可根据具体需求进一步扩展或调整重点部分(如侧重某类疾病或技术细节)。