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测序污染有多危险,如何防范与去除?

2015-10-22 21:47 The Scientist The Scientist 阅读 0
核心摘要: 测序污染是基因组学研究的常见问题,可能导致错误结论。本文分析了污染来源(如PhiX对照、试剂污染、样品混淆),介绍了检测工具(Blobtools-light、ProDeGe、VecScreen)和去除方法(DeconSeq、NCBI筛选),并强调数据责任与未来改进方向。

测序污染是基因组学研究中一个日益严重的问题,可能导致错误的数据解读和科学结论。本文深入探讨测序污染的来源、检测方法和去除策略,帮助研究人员提高数据质量。

测序污染的普遍性

劳伦斯伯克利国家实验室的生物信息学家Supratim Mukherjee在分析数据时,发现数百个微生物基因组中重复出现同一种噬菌体序列。起初他以为发现了新物种,但很快确认这是PhiX——Illumina测序试剂盒中用作标准品的噬菌体。PhiX本用于质控,但Mukherjee发现许多研究人员未从公布的基因组中剔除该序列。进一步分析显示,在1.8万个细菌和古细菌基因组中,超过1000个被PhiX污染,其中10%出现在同行评审期刊中。

NCBI总监David Lipman指出,污染问题呈指数级增长:2012年细菌和古细菌污染率仅2%-3%,2014年升至10%,2015年已达23%。Sanger研究所的科学家也发现,DNA提取试剂盒、化学试剂和实验室环境中的杂菌易造成污染,尤其影响低生物量样本(如血液或肺部样本)的微生物组分析。此外,伦敦大学学院的William Langdon发现,千人基因组计划中至少7%受到支原体遗传物质污染。

污染来源

圣地亚哥州立大学的Rob Edwards指出,污染来源多样:样品混淆、标签错误、外来遗传物质、培养环境中的其他物种等。例如,人类肠道微生物样本中会混入人体细胞,测序细胞核基因时也会出现线粒体和叶绿体基因。此外,设备残留污染(如PhiX对照序列、引物、接头、克隆载体)也需注意。

检测方法

早期剔除污染物可降低成本并提高数据质量。爱丁堡大学的Dominik Laetsch开发了Blobtools-light,通过将contigs与NCBI数据库比对,可视化识别污染序列。类似工具ProDeGe(全自动净化基因组协议)可自动分类污染组。NCBI的VecScreen能快速识别载体污染。研究人员建议结合多种工具,并注意平衡特异性和灵敏度,避免误删靶标序列。

去除策略

一旦识别污染物,可使用DeconSeq等工具自动剔除指定物种的序列。NCBI系统会对提交至GenBank的序列进行外源污染物筛选。若论文发表后发现污染,应及时联系期刊进行勘误。Mukherjee强调:“大家需要对自己的序列数据负责,发现问题后应撤回修改并重新发布。”

未来展望

随着测序读长增加和组装技术进步,污染检测将更易实现。但研究人员仍需保持警惕,确保样品质量。Lipman认为,污染率上升反映了测序技术的普及,但科学界需共同努力,提升数据洁净度。

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