基因檢測有哪些流程,具體有哪些小工序?

通過前文《基因檢測有哪些流程?又該到哪裡做?》的介紹,我們可以大體瞭解基因檢測分為四個程序,也明白四個程序主要做什麼。可是,每一個程序又具體涉及哪些小程序呢?

1,檢測前諮詢:患者預期、產品選擇;2,實驗部分:樣本獲取與運輸、DNA製備與文庫構建、質控與上機測序;3,信息分析部分:數據分析、報告初稿;4,臨床解讀部分:檢測報告、臨床實踐、報告解讀/人文關懷。總而言之,簡單來說,從明確患者的檢測目的開始(用藥指導,耐藥後尋找新的方案,僅檢測一個基因或多個基因突變狀態等),到選擇合適的產品,然後獲取規範的樣本(血液,組織,唾液等),然後合適的運輸方式到達實驗室,然後一些列的規範實驗室操作及數據分析,最後到科學的檢測報告與諮詢服務。這就是四個程序所包含的內容。每一個程序分為許多小工序,每一個小工序又有許多學問與講究。下面將會詳細介紹每一個小工序。

程序一:檢測前諮詢部分

1.1:患者預期。銷售經理、產品經理、主治醫生與患者需要充分溝通,明確該基因檢測的目的,知道檢測技術的侷限性,做好患者的預期控制。

1.2:產品選擇。對於基因檢測產品來說,產品選擇幾乎等同於檢測基因的選擇。哪些基因需要強行檢測、哪些基因推薦檢測、哪些基因有一定的檢測價值,這些需要闡述清楚。最後,根據患者的經濟情況與病情,綜合選擇(這是理想狀況)。實際操作過程中,銷售經理往往會以經濟利益為導向。

1.3:臨床信息。患者的臨床信息對於基因檢測報告者有重要意義,信息掌握越全面報告越個性化,諮詢解讀也更有針對性。因此,完整詳實的臨床申請單需要提供。

程序二:實驗部分

2.1:樣本類型。需要明確一點,能夠運用無創的儘量用無創(唾液與血液),因為沒有一個患者希望無緣無故的在自己身上打洞。固體:手術樣本,穿刺樣本,石蠟包埋組織,石蠟切片組織;液體:全血,血清+血細胞,胸水,腹水,唾液。1)手術樣本:(腫瘤組織≥50mg,癌旁正常組織≥25mg,收到組織後立即用至少5倍體積的10%中性福爾馬林固定液固定),切片25張以上,厚度5 μm,腫瘤細胞佔比≥50%,壞死組織區域<10%,4-8℃且24h內送達實驗室。2)穿刺樣本:穿刺一針以上,腫瘤細胞佔比≥50%,壞死組織區域<10%,4-8℃且24h內送達實驗室。3)石蠟包埋組織:常溫保存運輸即可,最好是1年以內。4)石蠟切片組織:常溫保存運輸即可,最好是6周以內。5)全血:6ml-10ml for NGS (Streck管,含有保存液,負壓真空抽滿),輕輕垂直平面90°旋轉10次,6-25℃(常溫)運輸,3(7)日內送達,可用乾冰/制熱劑製造維持環境溫度。6)血漿+血細胞 (普通試管):抽血後 2h 內將全血4℃ 1600g離心 10min,分別收集上清和沉澱至離心管中;上清再 4°C 16000g 離心 10min,收集上清血漿轉移至 15mL 離心管中。血漿+血細胞樣品,均封口膜封口,乾冰運輸。7)胸水:8)腹水:這兩個情況比較少,至少我們公司很少遇到這樣的樣本。

基因檢測有哪些流程,具體有哪些小工序?

基因檢測取樣流程

2.2:質控。血液樣本是否合格,是否可以進行測序上機,樣本質量怎麼樣?安捷倫2100生物分析儀或者4200 TapeStation核酸分析儀,通過DNA完整值(DIN)來數字化基因組DNA的完整性。如果不用這些儀器,可以通過跑膠來實現這一步。質控不合格,只有重新採樣。標準流程只需要0.1-1μg DNA,DNA的OD 260/280在1.8-2.0之間,RNA的RIN值≥8.0。實驗中發現,只要RIN值大於7,就可以獲得比較滿意的結果。(RIN:RNA完整值)。總的來說,質控兩個指標:1)足夠的DNA量;2)完整的DNA基因組。這個步驟在構建文庫後上機測序前完成。

2.3:文庫構建。簡而言之,獲取足夠量的/目的的/前期適合上機測序而標準處理的DNA。其主要程序在此略過了~

2.4:上機測序。通過前面的步驟,我們從患者身上的一塊腫瘤組織或者一管血開始,然後分離提純我們需要的基因組DNA,再把這些DNA打成小片段,然後再在這些DNA小片段兩頭接上識別標記和測序接頭,最後再通過基因捕獲技術篩選出目的DNA,根據需求PCR擴增。通過這麼多步驟,就是為上機測序做準備。一句話,上機測序的過程就是讀取這些DNA小片段的序列,如ATCTGGCTT...(~160bp),這樣萬級、億級的DNA片段個數。至於這些DNA片段是怎麼樣在機器上被測出來的,這又是個大問題,我在《液體活檢有哪些》這篇文章有簡要說明,這裡不管它,畢竟世界上那麼多事情,哪有想管就管得了的呢?至此,實驗部分結束。

程序三:信息分析部分

3.1:下機數據識別。數以億計的DNA小片段,一大餅,雜亂無章,很多情況是幾十個患者的樣本都一起的,更亂。一句話,這個步驟將屬於不同患者的DNA小片段放進不同的盒子裡,分類。這是怎麼實現的呢?我們在構建文庫的加接頭步驟時,同時加上了Barcode序列,同一個患者使用同一個Barcode,不同的患者使用不同的Barcode,那麼計算機通過這個Barcode輕鬆識別然後放進不同的盒子裡。值得注意的是,DNA是兩條鏈,有的公司會兩條鏈同時測序以增加準確性,因此一個A患者會有兩個盒子屬於他(A1:正義鏈的DNA小片段集合;A2:反義鏈的DNA小片段集合)。還值得注意的是,如果樣本是血液,有的公司會同時檢測cfDNA和gDNA,那麼一個B患者就會有四個盒子屬於他(B1,B2,B3,B4)。

3.2:圖像轉換。下機的時候那些DNA片段最初其實是圖像格式的,例如紅色表示鹼基A,綠色表示鹼基T,需要用專業工具將圖像格式轉換成序列。Illumina公司提供專業軟件,只需對其調用就可以完成這一步驟。一句話:圖像轉換成序列。

3.3:比對到基因圖上。將這些上以億級的DNA小片段歸位,如果你是1號染色體的第500位到第650位之間的片段,就把你歸到這個位置下面。當然,1號染色體上的這個位置下面一般不止一條DNA片段,畢竟有一個概念叫做測序深度,如果測序深度為10000,那麼理論上該位置下面就應該有10000條DNA片段。怎麼控制是10000條呢?這在上機之前構建文庫時,通過調節PCR擴增來實現。一句話:將散亂的DNA小片段比對到參考基因組上,從而實現它們的定位。這個參考基因組是國際權威數據庫給出的,供給全世界所有人使用。

3.4:計算突變頻率。假如1號染色體的500位到第650位有10000個DNA片段,那麼測序深度就真的是10000嗎?在這裡需要做一個辨別,如果這10000條DNA片段有9000條是一模一樣的,那麼我們認為這是一條DNA片段PCR擴增出來的,這9000條只能算作1條,這時候有效測序深度為1001。在某個特定的位點,如果這1001條DNA片段有100條發生同樣的與參考基因組不一樣的變化,我們就認為該點的突變頻率為10%。這10%的突變頻率(血液腫瘤驅動基因突變為例)意味著:血液中的cfDNA有10%是ctDNA,從而反應患者的腫瘤病灶有一部分癌細胞發生了該突變,若有針對該位點的靶向藥,那麼可根據情況推薦使用。值得注意的是,如果有效測序深度只有100,那麼就有可能漏掉一些典型的突變,所以有效測序深度足夠是非常重要的

3.5:1)原始數據過濾;2)數據比對BWA;3)比對文件處理;4)去除PCR重複dedup;5)mpileup文件生成samtools;6)體細胞SNV、Indel變異檢測;7)體細胞Fusion檢測;8)體細胞SNV、Indel變異註釋annovar;9)突變質量檢測。

程序四:臨床解讀部分

根據基因檢測報告結果、患者意願、醫生意見綜合判斷,最終決定採取何種臨床決策。例如:開始使用靶向治療、繼續使用化療方案、參加某個特定的臨床試驗、更換化療方案、維持治療、家屬進行基因檢測等。

基因檢測有哪些流程,具體有哪些小工序?

華大基因

號稱“基因界騰訊”的深圳華大基因股份有限公司作為國內最成熟的基因測序公司,認為基因檢測能夠極大的提升全民健康水平,讓90%以上的先天性疾病消失,“人人都能活到100歲”、“管理癌症甚至攻克癌症”。有1健康旗下有1基因與11家機構強強聯合,其中華大基因作為其首席技術支撐,也做到了為客戶提供最專業的基因檢測以及最精準的數據分析。

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