NGS和感染性疾病月医学课件

NGS和感染性疾病月NGS和感染性疾病月第1页NGS和感染性疾病月第2页完成了人类基因组计划NGS和感染性疾病月第3页该计划完成使得大家强烈意识到大家需要更多愈加好技术与数据分析能力往返复随之而来一系列生物学问题。然而,通量限制以及居高不下测序成本成为了大家深入了解基因组一道坎。NGS和感染性疾病月第4页下一代测序（next-generationsequencing,NGS）以后推出高通量测序平台很好地处理了这个问题,人类基因组测序成本直接所以下降50000倍产生了一个新名词:NGSNGS和感染性疾病月第5页一、NGS是什么？（一）传统测序方法大规模平行署名测序（MassivelyParallelSignatureSequencing,MPSS)、聚合酶克隆（PolonySequencing）、454焦磷酸测序（454pyrosequencing）、Illumina(Solexa)sequencing、ABISOLiDsequencing、离子半导体测序（Ionsemiconductorsequencing）、DNA纳米球测序（DNAnanoballsequencing）等NGS和感染性疾病月第6页（二）NGS(nextgenerationsequencing)

包含二代大规模平行测序和三代单分子测序。高通量测序技术是对传统测序一次革命性改变,一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定被称为下一代测序技术(nextgenerationsequencing)足见其划时代改变NGS和感染性疾病月第7页同时高通量测序使得对一个物种转录组和基因组进行细致全貌分析成为可能,所以又被称为深度测序NGS和感染性疾病月第8页（三）测序平台1、Illumina企业Solexa测序平台2、Roche企业454测序平台3、ABI企业寡核苷酸连接检测平台(SOLiD)NGS和感染性疾病月第9页（四）NGS特点1、不一样平台测序方法不一样,但原理有着共通之处,都是将基因组DNA随机切割成小片段DNA,再经过构建文库、PCR扩增等技术步骤取得测序模板进行测序及数据分析,相对于Sanger测序来说通量高、速度快、费用低NGS和感染性疾病月第10页（四）NGS特点1、高正确性,高通量,高灵敏度2、能够同时完成传统基因组学研究（测序和注释）以及功效基因组学（基因表示及调控,基因功效,蛋白/核酸相互作用）研究NGS和感染性疾病月第11页（四）NGS特点2、越来越多地应用第二代测序技术来处理生物学问题。比如在基因组水平上对还没有参考序列物种进行从头测序,取得该物种参考序列,为后续研究和分子育种奠定基础;对有参考序列物种,进行全基因组重测序,在全基因组水平上扫描并检测突变位点,发觉个体差异分子基础。NGS和感染性疾病月第12页NGS和感染性疾病月第13页NGS和感染性疾病月第14页中科院动物研究所已经测序、组装和分析了38只野生金丝猴基因组突变。这项研究结果发表在国际分子生物学和进化领域权威期刊《MolecularBiologyandEvolution》NGS和感染性疾病月第15页二、NGS能够为感染性疾病做什么？NGS和感染性疾病月第16页（一）宏基因组学（Metagenomics）又叫微生物环境基因组学、元基因组学。它经过直接从环境样品中提取全部微生物DNA,构建宏基因组文库,研究环境样品所包含全部微生物遗传组成及其群落功效。NGS和感染性疾病月第17页NGS和感染性疾病月第18页对特定环境中全部微生物总DNA（也称宏基因组,metagenomic）进行克隆,并经过构建宏基因组文库和筛选等手段取得新生理活性物质,经过系统学分析取得该环境中微生物遗传多样性和分子生态学信息NGS和感染性疾病月第19页宏基因组学研究对象是特定环境中总DNA,不是某特定微生物或其细胞中总DNA,不需要对微生物进行分离培养和纯化,这对我们认识和利用95%以上未培养微生物提供了一条新路径。NGS和感染性疾病月第20页不仅能够从整体上认识微生物群落本身数量和组成结构,而且能够认识微生物群落本身及其与宿主之间进化关系,研究不一样状态对微生物群落结构和功效影响,分析人类正常菌群和疾病状态下结构和功效特征。NGS和感染性疾病月第21页肠道微生物宏基因组学与人体代谢、免疫等各方面联络紧密,已成为多年来热门研究专题,肠道菌群和糖尿病、肥胖症等代谢性疾病关系被不停深入研究,对于药品和肠道微生物群落相互影响也在不停探索NGS和感染性疾病月第22页NGS和感染性疾病月第23页（二）正确医学NGS和感染性疾病月第24页1、第二届感染性疾病正确医学高峰论坛感染性（传染性）疾病危害严重,正确诊疗是实现其正确防控前提。现在针对性使用抗生素是一个重大课题,另外即时快速病原诊疗、未知病原判定、混合感染病原诊疗、全病程病原监测等问题都值得重视和研究。NGS和感染性疾病月第25页针对感染这一重大医学问题,需要将基因检测与传统检测相结合,加紧将最新生物科技转化成优异生产力,应用于临床感染正确诊疗。基于下一代测序技术（NGS）宏基因组学检测技术发展迅猛,将有力推进感染性疾病正确医学发展。NGS和感染性疾病月第26页NGS在感染性疾病中应用NGS和感染性疾病月第27页NGS技术应用于细菌感染检测,明确是否存在细菌感染对菌株进行分型,取得分子血清型、耐药基因谱等信息,分析其菌株进化历史、感染源及感染路径,有利于疾病预防、诊疗和疫苗研发等。NGS和感染性疾病月第28页结核杆菌耐药菌株培养难度高,时间长,临床检测受到极大限制。但基因测序技术在检测其菌株毒力和耐药性上有着极大优势,能够快速检测病原体感染及其耐药性有望替换现有培养和分子诊疗法NGS和感染性疾病月第29页病毒NGS技术关键应用于基因型分析、耐药突变检测及病毒在宿主体内演化,以及暴发感染病毒快速检测时以帮助预防、诊疗诊疗及疫苗研究等方面。NGS和感染性疾病月第30页真菌经过建立当地真菌基因组学数据并对比分析,不仅能够进行真菌感染快速正确诊疗,还能够发觉不一样真菌特有功效性基因,研究其致病机制及药品耐药位点突变,发觉新药品作用靶位点,从而开发含有广谱、不良反应低、无交叉耐药性抗真菌药品。NGS和感染性疾病月第31页5月以德国为中心,欧洲暴发了一次严重出血性肠道感染,科学家对病菌菌株进行全基因组测序,发觉致病元凶为致死性大肠埃希菌O104:H4,经过对序列分析推断其感染人体路径和致病机制,溯源追踪了其感染路径,为疫病诊疗和诊疗提供了关键信息。NGS和感染性疾病月第32页同年6月法国也发生了类似感染,NGS序列分析发觉德国大肠埃希菌菌株基因多样性远低于法国菌株,由此确定其为法国暴发病原体演化支,明确了感染源NGS和感染性疾病月第33页北京协和医院在《InternationalJournalofInfectiousDiseases》发表了中国mNGS用于临床中枢神经系统(CNS)感染患者布氏杆菌检出文章。6月1日至6月1日临床怀疑CNS感染患者脑脊液样本。mNGS快速检出4例患者布氏杆菌感染,结合临床症状和RT-PCR结果验证,患者确诊为神经型布氏杆菌病。mNGS检出序列数从11-104不等,覆盖度从0.0043%-0.4%不等。4例布氏杆菌感染确诊,展现了mNGS在临床疑难感染病原检测应用突出优势。NGS和感染性疾病月第34页8月龄患儿“发烧12天,间断抽搐8天,睡眠增多6天”就诊,连续间歇性高热和抽搐。经过mNGS技术检出单纯疱疹病毒1型(HSV-1)序列数高达35078条,占比99.66%,覆盖度为95%,在相对百分比和病毒基因组覆盖度方面都达成了明确诊疗HSV-1感染强度。NGS和感染性疾病月第35页随即甘露醇降颅压后,阿昔洛韦抗病毒及其她对症诊疗后患儿痊愈出院。本文表明除不轻易发觉病原外,mNGS针对较为常见疱疹病毒含有明确诊疗意义,为临床不明原因CNS感染性疾病提供了关键病原学诊疗方法。NGS和感染性疾病月第36页西非暴发了统计中最大一次埃博拉病毒感染,暴发时间长,感染和死亡人数高,在世界范围内引发了极大恐慌。NGS和感染性疾病月第37页经过NGS技术结合数据分析,研究者明确了其基因多样性和易突变性及流行病学特征,追踪其感染起始源及感染路径,预估了病毒感染人体和机体免疫反应过程,具体叙述了其在宿主体内经过逐步适应性突变发生演化从而减小被免疫细胞识别机会,对疫情预防、控制,疾病诊疗、诊疗和疫苗研发都起到了极大促进作用NGS和感染性疾病月第38页三、三代测序美国太平洋生物单分子实时技术及英国牛津纳米孔企业纳米孔单分子测序技术特点是不需要进行PCR扩增,经过不一样手段区分碱基信号差异,直接读取序列信息,其读长长、高通量,能够对RNA和甲基化DNA序列进行直接测序NGS和感染性疾病月第39页四、缺点现在还存在错误率高、成本较高和生物信息分析软件不够丰富等缺点。高通量测序会产生大批量数据,需要进行庞大数据分析,假如缺乏当地数据库,运算工作成本和时间难以控制;NGS和感染性疾病月第40页四、缺点对于疾病,测序得到基因组数