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Nature Biotechnology:測序技術(shù)離不開生物學(xué)重復(fù)

瀏覽次數(shù):3493 發(fā)布日期:2012-2-8  來源:康成生物

新一代測序技術(shù)被譽(yù)為測序技術(shù)中的“工業(yè)革命”,作為基因組學(xué)研究的主要技術(shù)手段之一,它有著令人振奮的優(yōu)點(diǎn):
→ 更加靈活,可檢測任何物種,不受探針設(shè)計限制,能發(fā)現(xiàn)新的核酸序列;
→ 更加靈敏,能夠檢測到細(xì)胞中少至幾個拷貝的稀有轉(zhuǎn)錄本;
→ 更加精確,數(shù)字化信號,單核苷酸分辨率的精度。

Question:新一代測序技術(shù)是否需要生物學(xué)重復(fù)?
Answer:需要。測序技術(shù)離不開生物學(xué)重復(fù)!

在過去的幾年中,由于新一代測序技術(shù)的優(yōu)越性以及高成本,導(dǎo)致了部分雜志編輯忽略了 “生物學(xué)重復(fù)”的重要性。但是,隨著測序技術(shù)應(yīng)用的推廣和成本降低,雜志編輯對文章的要求也不斷提高,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗設(shè)計會越來越受到優(yōu)秀雜志的青睞。2011年7月發(fā)表在《Nature Biotechnology》上的一篇文章為研究者以及雜志審稿人敲響了警鐘——測序技術(shù)并不能消除生物學(xué)差異。和芯片技術(shù)一樣,測序技術(shù)也需要生物學(xué)重復(fù)!

文章中,研究者將兩組轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)(生物學(xué)重復(fù)樣本數(shù)分別為n=60和n=69)和對應(yīng)的表達(dá)譜芯片數(shù)據(jù)(n=43, n=51)進(jìn)行比對。結(jié)果發(fā)現(xiàn),用測序和芯片技術(shù)研究相同的細(xì)胞,同一基因在不同生物學(xué)重復(fù)樣本間表達(dá)水平的差異(SD值)是相似的(圖a和圖b)。結(jié)果說明,生物學(xué)差異是基因表達(dá)自身的特性,與檢測技術(shù)的選擇以及數(shù)據(jù)處理的方式無關(guān)。

同時,研究者用測序技術(shù)和芯片分別檢測COX4NB和RASGRP1基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 同一實(shí)驗組內(nèi),COX4NB在生物學(xué)重復(fù)樣本中表達(dá)差異非常;但在同樣情況下RASGRP1的生物學(xué)差異很大(圖c)。結(jié)果意味著:不同實(shí)驗組間COX4NB的表達(dá)水平的變化存在研究意義;而同樣情況下RASGRP1的檢測數(shù)據(jù)可能不能說明問題。所以,設(shè)計的實(shí)驗如果沒有生物學(xué)重復(fù),或者生物學(xué)重復(fù)的數(shù)量不夠,就不能得到有統(tǒng)計意義的實(shí)驗結(jié)果;獲得的差異表達(dá)的基因很可能僅僅是少數(shù)個體差異的表現(xiàn),并不能反映疾病或者某種特定生理狀態(tài)的群體本質(zhì)特征。由此可見,生物學(xué)重復(fù)對于測序?qū)嶒灥脑O(shè)計以及實(shí)驗數(shù)據(jù)的解讀和分析非常重要。


上圖:應(yīng)用測序和芯片技術(shù)研究相同細(xì)胞系,比較兩種技術(shù)的得到的數(shù)據(jù)的生物學(xué)差異。

(a) 基因表達(dá)的生物學(xué)差異(SD值)散點(diǎn)圖。
X 軸:芯片數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值(樣本量n=43)
Y 軸:測序數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值(樣本量n=60)
(b) 另一組數(shù)據(jù)的生物學(xué)差異(SD值)散點(diǎn)圖。
X 軸:芯片數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值(樣本量n=51)
Y 軸:測序數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值(樣本量n=69) 
(c) COX4NB和RASGRP1基因在生物學(xué)重復(fù)樣本中表達(dá)值的散點(diǎn)圖。
左邊紅色:COX4NB基因表達(dá)值的散點(diǎn)圖
右邊藍(lán)色:RASGRP1基因達(dá)值的散點(diǎn)圖
上面一行:測序數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖
下面一行:芯片數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖

參考文獻(xiàn):Sequencing technology does not eliminate biological variability. Kasper D Hansen, Zhijin Wu, Rafael A Irizarry & Jeffrey T Leek. Nat Biotechnol., 2011. 29(7): 572–573.

新聞來源:上?党缮锕こ逃邢薰

康成生物是一家專業(yè)提供生命科學(xué)前沿研究技術(shù)的高科技企業(yè),致力于推廣國際尖端分子生物學(xué)先進(jìn)技術(shù)在科研中的應(yīng)用、發(fā)展與創(chuàng)新。

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