Identification of Somatic Mutations From Bulk and Single-Cell Sequencing Data

Somatic mutations are DNA variants that occur after the fertilization of zygotes and accumulate during the developmental and aging processes in the human lifespan. Somatic mutations have long been known to cause cancer, and more recently have been implicated in a variety of non-cancer diseases. The patterns of somatic mutations, or mutational signatures, also shed light on the underlying mechanisms of the mutational process. Advances in next-generation sequencing over the decades have enabled genome-wide profiling of DNA variants in a high-throughput manner; however, unlike germline mutations, somatic mutations are carried only by a subset of the cell population. Thus, sensitive bioinformatic methods are required to distinguish mutant alleles from sequencing and base calling errors in bulk tissue samples. An alternative way to study somatic mutations, especially those present in an extremely small number of cells or even in a single cell, is to sequence single-cell genomes after whole-genome amplification (WGA); however, it is critical and technically challenging to exclude numerous technical artifacts arising during error-prone and uneven genome amplification in current WGA methods. To address these challenges, multiple bioinformatic tools have been developed. In this review, we summarize the latest progress in methods for identification of somatic mutations and the challenges that remain to be addressed in the future.

Whole genome sequencing of hematologically stained cells catapulted from Cell smears

Analyzing archived peripheral blood smears is a potential route towards gaining cell morphology and genome information of blood cell types from various diseases. Yet, acquiring whole genome information from morphologically targeted cells was difficult, especially for rare cell types. The main causes for such difficulty were the inevitable usage of cell stains leading to whole genome amplification inhibition, and insufficient cell isolation performance of previously introduced laser microdissection (LMD) techniques. Here, we introduce a new laser-based cell isolation technique and a whole genome amplification (WGA) protocol optimized for whole genome analysis from minute input of hematologically stained cells. We were able to perform whole genome copy number profiling and SNP analysis from as little as 5 cells.

Hiệu quả kết hợp chẩn đoán và sàng lọc di truyền tiền làm tổ trên phôi của bệnh teo cơ tủy

Mục tiêu: Đánh giá hiệu quả kết hợp chẩn đoán và sàng lọc nhiễm sắc thể trên phôi tiền làm tổ của bệnh teo cơ tủy (spinal muscular atrophy – SMA). Đối tượng và phương pháp: 11 cặp vợ chồng có tiền sử sinh con bị bệnh SMA do mất đồng hợp tử exon 7 gen SMNt tham gia làm thụ tinh ống nghiệm. Phương pháp nghiên cứu: Kích thích buồng trứng có kiểm soát, tạo phôi nuôi đến giai đoạn phôi nang. Sinh thiết các tế bào lá nuôi để làm vật liệu di truyền dùng cho chẩn đoán bằng 2 kỹ thuật PCR-RFLP và minisequensing. Phôi không bị bệnh tiến hành sàng lọc bất thường nhiễm sắc thể trên mẫu WGA (whole genome amplification) bằng giải trình tự gen thế hệ mới NGS (next generation genetic sequensing). Phôi không bị mất đồng hợp exon 7 gen SMNt gây bệnh teo cơ tủy và bình thường nhiễm sắc thể sẽ được chuyển phôi ở chu kỳ sau đó. Kết quả: 49 số phôi nang đủ tiêu chuẩn sinh thiết để thực hiện PGT-M và PGT-A, trong đó có 17 phôi mất đồng hợp tử exon 7 gen SMNt gây bệnh SMA) (34,7%), (32 phôi không bị mất exon 7 gen SMNt nên không gây bệnh SMA). 32 phôi không mắc bệnh SMA được làm sàng lọc (PGT-A) có 20 phôi chuẩn bội (62,5%). 10 gia đình được chuyển một phôi bình thường trong chu kỳ chuyển phôi trữ sau đó, 6 phụ nữ chuyển phôi thành công với tỷ lệ thai lâm sàng 60% (6/10), tỷ lệ phôi làm tổ 60% (6/10), 6 em bé sinh ra khỏe mạnh. Kết luận: PGT-M kết hợp với PGT-A sẽ chọn lựa phôi khỏe, cải thiện tỷ lệ có thai và sinh ra các bé khỏe mạnh.

Comparison of seven single cell whole genome amplification commercial kits using targeted sequencing

Advances in whole genome amplification (WGA) techniques enable understanding of the genomic sequence at a single cell level. Demand for single cell dedicated WGA kits (scWGA) has led to the development of several commercial kit. To this point, no robust comparison of all available kits was performed. Here, we benchmark an economical assay, comparing all commercially available scWGA kits. Our comparison is based on targeted sequencing of thousands of genomic loci, including highly mutable regions, from a large cohort of human single cells. Using this approach we have demonstrated the superiority of Ampli1 in genome coverage and of RepliG in reduced error rate. In summary, we show that no single kit is optimal across all categories, highlighting the need for a dedicated kit selection in accordance with experimental requirements.