genom att använda exome-sekvensering kan fasta kostnadsstudier sekvensera prover till mycket högre djup än vad som kan uppnås med helgenomsekvensering. Detta ytterligare djup gör exome-sekvensering väl lämpad för flera applikationer som behöver pålitliga variantsamtal.
sällsynt variant kartläggning i komplexa störningarredigera
nuvarande associeringsstudier har fokuserat på vanlig variation över genomet, eftersom dessa är de enklaste att identifiera med våra nuvarande analyser. Men sjukdomsframkallande varianter av stor effekt har visat sig ligga inom exomer i kandidatgenstudier, och på grund av negativt urval finns det i mycket lägre allelfrekvenser och kan förbli otypade i nuvarande standard genotypningsanalyser. Hela genomsekvensering är en potentiell metod för att analysera ny variant över genomet. Men i komplexa störningar (såsom autism) tros ett stort antal gener vara associerade med sjukdomsrisk. Denna heterogenitet av underliggande risk innebär att mycket stora provstorlekar krävs för genupptäckt, och därmed är helgenomsekvensering inte särskilt kostnadseffektiv. Denna provstorleksfråga lindras av utvecklingen av nya avancerade analytiska metoder, som effektivt kartlägger sjukdomsgener trots de genetiska mutationerna är sällsynta på variantnivå. Dessutom har varianter i kodningsregioner studerats mycket mer omfattande och deras funktionella konsekvenser är mycket lättare att härleda, vilket gör de praktiska tillämpningarna av varianter inom den riktade exome-regionen mer omedelbart tillgängliga.
Exome-sekvensering i sällsynt variantgenupptäckt är fortfarande ett mycket aktivt och pågående forskningsområde: hittills har få associerade gener upptäckts hittills, men det finns växande bevis för att en betydande riskbörda observeras över uppsättningar gener.
upptäckt av Mendelian disordersEdit
i Mendeliska störningar med stor effekt tyder fynd hittills på att ett eller ett mycket litet antal varianter inom kodande gener ligger till grund för hela tillståndet. På grund av svårighetsgraden av dessa störningar antas de få kausala varianterna vara extremt sällsynta eller nya i befolkningen och skulle missas av någon standard genotypningsanalys. Exome sekvensering ger hög täckning variant samtal över kodande regioner, som behövs för att skilja sanna varianter från buller. En framgångsrik modell av Mendelian gen upptäckt innebär upptäckten av de novo varianter med trio sekvensering, där föräldrar och proband genotypas.
Fallstudieredit
en studie som publicerades i September 2009 diskuterade ett proof of concept-experiment för att avgöra om det var möjligt att identifiera kausala genetiska varianter med hjälp av exome-sekvensering. De sekvenserade fyra individer med Freeman-Sheldon syndrom (FSS) (OMIM 193700), en sällsynt autosomal dominerande störning som är känd för att orsakas av en mutation i genen MYH3. Åtta HapMap-individer sekvenserades också för att ta bort vanliga varianter för att identifiera kausalgenen för FSS. Efter uteslutning av vanliga varianter kunde författarna identifiera MYH3, vilket bekräftar att exome-sekvensering kan användas för att identifiera kausala varianter av sällsynta störningar. Detta var den första rapporterade studien som använde exome-sekvensering som ett tillvägagångssätt för att identifiera en okänd kausalgen för en sällsynt mendelisk störning.
därefter rapporterade en annan grupp framgångsrik klinisk diagnos av en misstänkt Bartter-syndrompatient av turkiskt ursprung. Bartter syndrom är en renal saltavfallssjukdom. Exome-sekvensering avslöjade en oväntad välbevarad recessiv mutation i en gen som heter SLC26A3 som är associerad med medfödd kloriddiarre (CLD). Denna molekylära diagnos av CLD bekräftades av den hänvisande läkaren. Detta exempel gav bevis på begreppet användning av hel-exome-sekvensering som ett kliniskt verktyg vid utvärdering av patienter med odiagnostiserade genetiska sjukdomar. Denna rapport betraktas som den första tillämpningen av nästa generations sekvenseringsteknik för molekylär diagnos av en patient.
en andra rapport genomfördes på exome sekvensering av individer med en Mendelian sjukdom som kallas Miller syndrom (MIM#263750), en sällsynt sjukdom av autosomalt recessivt arv. Två syskon och två orelaterade individer med Miller syndrom studerades. De tittade på varianter som har potential att vara patogena, såsom icke-synonyma mutationer, skarvacceptor-och givarställen och korta kodande Infogningar eller borttagningar. Eftersom Miller syndrom är en sällsynt sjukdom förväntas det att kausalvarianten inte tidigare har identifierats. Tidigare exome-sekvenseringsstudier av vanliga singelnukleotidpolymorfismer (SNP) i offentliga SNP-databaser användes för att ytterligare utesluta kandidatgener. Efter uteslutning av dessa gener fann författarna mutationer i DHODH som delades mellan individer med Miller syndrom. Varje individ med Miller syndrom var en sammansatt heterozygot för DHODH-mutationerna som ärvdes eftersom varje förälder till en drabbad individ befanns vara en bärare.
detta var första gången exome-sekvensering visades identifiera en ny gen som är ansvarig för en sällsynt mendelisk sjukdom. Detta spännande fynd visar att exome-sekvensering har potential att lokalisera orsakande gener i komplexa sjukdomar, vilket tidigare inte har varit möjligt på grund av begränsningar i traditionella metoder. Riktad infångning och massivt parallell sekvensering representerar en kostnadseffektiv, reproducerbar och robust strategi med hög känslighet och specificitet för att upptäcka varianter som orsakar proteinkodande förändringar i enskilda humana genom.
klinisk diagnostikredigera
Exome-sekvensering kan användas för att diagnostisera den genetiska orsaken till sjukdom hos en patient. Identifiering av den underliggande sjukdomen genmutation (s) kan ha stora konsekvenser för diagnostiska och terapeutiska metoder, kan vägleda förutsägelse av sjukdom naturhistoria, och gör det möjligt att testa i riskzonen familjemedlemmar. Det finns många faktorer som gör exome-sekvensering överlägsen singelgenanalys inklusive förmågan att identifiera mutationer i gener som inte testades på grund av en atypisk klinisk presentation eller förmågan att identifiera kliniska fall där mutationer från olika gener bidrar till de olika fenotyperna i samma patient.
Efter att ha diagnostiserat en genetisk orsak till en sjukdom kan denna information styra valet av lämplig behandling. Första gången denna strategi utfördes framgångsrikt i kliniken var vid behandling av ett spädbarn med inflammatorisk tarmsjukdom. Ett antal konventionella diagnostik hade tidigare använts, men resultaten kunde inte förklara barnets symtom. Analys av exome-sekvenseringsdata identifierade en mutation i XIAP-genen. Kunskap om denna gens Funktion styrde barnets behandling, vilket ledde till en benmärgstransplantation som botade barnet av sjukdom.
forskare har använt exome-sekvensering för att identifiera den underliggande mutationen för en patient med Bartter-syndrom och medfödd kloriddiarre. Bilgulars grupp använde också exome-sekvensering och identifierade den underliggande mutationen för en patient med allvarliga hjärnmissbildningar och uppgav att ”markera användningen av hela exome-sekvensering för att identifiera sjukdomslokaler i Inställningar där traditionella metoder har visat sig vara utmanande… Våra resultat visar att denna teknik kommer att vara särskilt värdefull för genupptäckt under de förhållanden där kartläggning har förvirrats av Locus heterogenitet och osäkerhet om gränserna för diagnostisk klassificering, vilket pekar på en ljus framtid för dess breda tillämpning på medicin”.
forskare vid University of Cape Town, Sydafrika använde exome-sekvensering för att upptäcka den genetiska mutationen av CDH2 som den bakomliggande orsaken till en genetisk störning som kallas arytmogen höger ventrikelkardiomyopati (ARVC)’ vilket ökar risken för hjärtsjukdomar och hjärtstopp.
direkt till konsument exome sequencingEdit
flera företag har erbjudit exome sequencing till konsumenter.Knome var det första företaget som erbjöd exome-sekvenseringstjänster till konsumenter till en kostnad av flera tusen dollar. Senare körde 23andMe ett pilot Wes-program som tillkännagavs i September 2011 och avbröts 2012. Konsumenterna kan få exome-data till en kostnad av $999. Företaget tillhandahöll rådata och erbjöd inte analys.
i November 2012 började DNADTC, en uppdelning av Gen efter Gen, erbjuda exomer vid 80x täckning och introduktionspris på $695. Detta pris per DNADTC webbplats är för närvarande $ 895. I oktober 2013 tillkännagav BGI en kampanj för personlig hela exome-sekvensering vid 50x täckning för $499. I juni 2016 kunde Genos uppnå ett ännu lägre pris på $399 med en CLIA-certifierad 75x consumer exome sekvenserad från saliv.