NGS与感染性疾病课件

1、NGS和感染性疾病的精确治疗、2003年完成了人类基因组修订，这项修订使人们强烈意识到需要更好的技术和数据分析能力，然后回答一系列生物学问题。 但是，通量限制和高测序成本成为了人们进一步理解基因组的关键。 新一代序列测序(NGS )是2000年以后推出的高吞吐量序列平台，可以很好地解决这个问题，人类基因组序列测序的成本直接下降到50000倍，是新的产生了什么是ngs (1)传统的序列方式的大规模残奥定序列(massivelyparallelsignaturesequencing，MPSS )、聚合酶克隆(Polony Sequencing ) 454焦磷酸序列、illumina (so Lex

2、A )序列、abisoliing离子半导体序列， 下一代序列高吞吐量测量序列技术，例如DNA纳米球测序(DNA nanoball sequencing )，给传统序列带来了革命性的变化， 一次对数十万到数百万个DNA分子进行序列测量被称为下一代序列技术，同时高吞吐量测量序列是深度序列和1、Illumina公司的Solexa测序平台2、Roche公司的454测序平台3、ABI公司的寡核苷酸连接检测平台(SOLiD )、(4)ngs的特征1、不同的平台全部建立基因组dd文库、PCR扩增等技术流程获得测序模板并进行测序和数据分析，对Sanger测序通量高、速度快、费用低，(4)ngs的特点，1，高准

3、确性，高通量如能同时完成传统基因组学研究(测序和注释)，从基因组水平上对尚未有参考序列的物种从头进行测序，得到这种参考序列，对有为后续研究和分子育种奠定基础的参考序列的物种进行全基因组重排，在全基因组水平上进行变异位点中国科学院动物研究所已经测定、组装和分析了38只野金丝猴的基因组变异。 该研究结果发表在国际分子生物学和进化领域的权威期刊Molecular Biology and Evolution上，二、NGS能为感染性疾病做什么？ (1)又称宏基因组学、微生物环境基因组学、元基因组学。 通过从环境样品中直接提取全微生物的DNA，构建宏基因组文库，研究环境样品中全微生物的遗传组成及其群落功能

4、。 克隆特定环境中所有微生物的总DNA (也称为宏基因组，metagenomic )，通过构建和筛选宏基因组库等手段获得新的生理活性物质，并通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息， 宏基因组学研究对象不是特定环境中的总DNA，不仅可以从整体上识别微生物群落本身的数量和组成结构，还可以识别微生物群落本身与宿主的进化关系，研究不同状态对微生物群落结构和功能的影响，分析人类正常菌群和疾病状态下的结构和功能特征。肠道微生物宏基因组学与人体代谢、免疫等各个方面关系密切，是近年来备受关注的研究课题，肠道菌群与糖尿病、肥胖症等代谢性疾病的关系不断研究，药物与肠道微生物群落的相互影响也不

5、断探索。 根据目的使用抗生素是一个重大课题，迅速病原诊断、未知病原鉴定、混合感染病原诊断、全病程病原监测等问题值得重视和研究。 对于感染这一重大医学问题，有必要结合基因检测和传统检测，将最新的生物技术转化为先进生产力，应用于临床感染的精确诊治。 基于下一代测序技术(NGS )的宏基因组学检测技术迅速发展，有力推进感染性疾病精确医学发展。 NGS在感染性疾病的应用，NGS技术用于细菌感染检查，明确是否存在细菌感染对菌株进行分类，获得分子血清型、耐药性基因谱等信息，分析该菌株的进化历史、感染源以及传染途径，有助于疾病预防、诊疗和疫苗研制等。 结核菌耐药菌株培养难度大，时间长，临床检查极为有限。 然

6、而，基因序列检测技术在检测该菌株的毒力和耐药性方面有很大优势，能够快速检测病原体感染及其耐药性，有望取代目前的培养和分子诊断方法，病毒NGS技术主要用于基因型分析、耐药性突变检测以及病毒在宿主体内的进化、感染病毒的快速真菌依赖建立当地真菌基因组学数据，不仅能快速准确地诊断真菌感染，而且能发现不同真菌特有的功能性基因，研究其致病机制和耐药性位点的突变，发现新的药物作用靶点，开发广谱、副作用低、无交叉耐药性的抗真菌药。2011年5月以德国为中心在欧洲发生严重出血性肠道感染，科学家对病原菌菌株进行全基因组测序，发现致病原为致死性大肠杆菌O104:H4，通过序列分析估计感染人体的途径和致病机制，追踪其

7、传染途径，为疫病的诊断与治疗提供重要信息同年6月法国也发生类似感染，NGS序列分析发现德国大肠埃希菌菌株基因多样性远低于法国菌株，证实了其是法国暴发病原体的进化枝，明确了感染源， 北京协和医院在国际金融中心发表国内mNGS临床中枢神经系统(cngs )，2016年6月1日至2017年6月1日临床上怀疑CNS感染患者的脑脊液样本。 mNGS快速检测4例患者布氏杆菌感染，并结合临床症状和RT-PCR结果验证，患者的确诊是一种神经型布氏杆菌病。 mNGS检测序列数从11-104开始不同，展望度从0.0043%-0.4%开始不同。 4例布氏杆菌感染的确诊显示了mNGS在临床疑难病感染病原检查中应用的显

8、着优势。8月龄患儿“发热12天，间断抽搐8天，睡眠增加6天”就诊，持续间歇性高烧和抽搐。 通过mNGS技术检测的单纯疱疹病毒1型(HSV-1 )的序列数高达35078株，占99.66%，展望度为95%，在相对比例和病毒基因组的展望度方面，达到了明确诊断HSV-1感染的强度。 随后甘露醇降颅压、阿昔洛韦抗病毒及其他对症治疗后，患儿痊愈出院。 本文除不易发现的病原外，mNGS针对较常见疱疹病毒有明确的诊断意义，为临床不明原因的CNS感染性疾病提供了重要的病原学诊断方法。 2014年西非记录中最大的一次埃博拉病毒感染暴发，暴发时间长，感染和死亡人数高，在世界范围内引起很大恐慌。研究人员通过NGS技术结合资料分析揭示基因多样性、易突变性和流行病学特征，追踪其感染起始源和传染途径，估计病毒感染人体和机体免疫反应的过程，减少宿主体内逐渐发生适应性突变进而减少免疫细胞识别的机会，预防、控制疫病、诊断疾病， 对治疗和疫苗的研发起着很大促进作用的三、三代测序、美国太平洋生物单分子实时技术和英国牛津纳米孔公司纳米孔单分子测序技术的特征是不需要PCR扩增，用不同的方法来区分碱基信号差异，直接序列信息， 其读取长度、高吞吐量能够直接对RNA和甲基化DNA序列进行测序的高吞吐量测定序列会产生大量的数据，需要庞大