全外显子组测序（Whole-exome sequencing, WES）是一种广泛应用的基因组测序技术。与全基因组测序（Whole-genome sequencing, WGS）不同，WES主要关注基因组中的外显子区域，即负责编码蛋白质的部分。外显子组约占整个基因组的 1.5%[1]，包含了大约2.2万个基因，鉴于超过85%的孟德尔遗传病与这部分基因组相关[2]，WES因此成为了临床实践中一种更为高效且经济的选择。
产品优势
1. 高效精准、省力好用：直接对蛋白编码序列测序有效降低测序费用、储存空间和工作量，更适合高深度测序，可发现变异频率低于1%的罕见变异；
2. 质控完整、质量卓越：DNBSEQ对InDel检测有更好的灵敏度，配合严格规范的项目流程和质量体系，为项目质量保驾护航；
3. 应用更新：联合国内首家肿瘤新抗原药物研发公司，提供优质的新抗原预测服务；
4. 经验丰富、研究广泛：累计项目经验超十万例样品，发表相关文章上百篇；涉及二十多种肿瘤类型与复杂疾病；罕见病研究性文章过百篇。
产品应用
相比于全基因组测序，外显子区域占比小（约1%），因此更容易做到更高深度测序，检测到更多低频和罕见变异，同时也能降低测序费用和存储空间。外显子测序仅需10 Gb-12 Gb的数据量，就可以得到100X的有效测序深度。这个特性决定了外显子测序在遗传性疾病和肿瘤研究中的重要作用，特别是做肿瘤异质性研究。由于肿瘤异质性，肿瘤内部有很多亚克隆，有些亚克隆的占比很低，应用外显子高深度测序可以更快、更经济地检测出普通测序深度难以发现的体细胞突变。
图1 外显子测序产品应用
1. 孟德尔遗传病研究：
WES可以应用于家系样本和散发样本的遗传病研究。经WES及分析后，过滤掉对功能无影响的变异及公共数据库中的常见变异，最终确定候选变异信息。
2. 肿瘤基因组研究：
WES可用于研究遗传易感性、致病机理（驱动基因）、肿瘤异质性、转移和复发/耐药机制、新抗原与疗效等。
3. 复杂疾病研究：
对于新生突变家系，通常以核心家系为单位进行研究，寻找在患者中存在而父母中没有的突变。对于散发样本，建议使用大样本量进行Case/Control研究。
4. 药物基因组学研究：
外显子组数据可以提供比常用的芯片更有价值的药物基因组学信息。研究通常会选择药物暴露的患者个体、正常个体以及未接受药物治疗的正常个体，以探究个体遗传变异与药物反应之间的机制。
5. 人群队列研究：
从全面性和准确性角度考虑，以及考虑到对低频（0.5% < MAF < 5%）和罕见突变（MAF < 0.5%）的研究趋势，推荐采用高通量测序技术，其中全外显子组测序是一个优选方案。
6. 医学临床诊断：
临床全外显子组测序是疑似罕见孟德尔疾病的最佳诊断方法之一。当患者已经排除了常见的单基因缺陷，同时又考虑到多基因缺陷的检测方法较为昂贵时，临床WES成为了最优选。
在一些临床异质性强（同一基因可引起不同的临床表型）和基因异质性强（同一临床表型可由不同的基因突变引起）的疾病中，如癫痫、智力障碍等，临床WES检测相对于传统的panel检测具有明显的优势
技术概况
全外显子组测序使用探针捕获技术对外显子区域的DNA进行捕获，然后基于DNBSEQ自主测序平台进行全外显子组测序。获取的数据经过质控后进行生信分析，可用于识别遗传变异，包括孟德尔疾病和常见疾病，如米勒综合征和阿尔茨海默病，也能够快速、高效、高深度地检测出个体或群体的变异情况，获得如单核苷酸多态性（SNP）、插入缺失变异（InDel）以及拷贝数变异（CNV）等的变异信息。
获得高质量数据是确保生物信息分析结果正确、全面、可信的前提。当样品送达华大科技后，华大科技对样品检测、建库、测序的每一个生产步骤都进行了严格的把控，从根本上确保了高质量数据的产出，从源头上保证测序数据的准确性、可靠性。
图2 DNBSEQ平台外显子建库流程
信息分析
信息分析从测序的下机数据（raw data）开始，原始下机数据过滤掉接头、低质量碱基、未测出的碱基后比对到参考基因组上，进行SNP检测和InDel或者CNV分析，然后通过数据库注释，对变异检测的结果通过基于变异有害性、样本情况和基因功能表型三种分析策略，筛选出于疾病相关的有害性位点或基因。另外, 为了保证高质量的测序数据，在整个分析流程中设置了严格的数据质控体系。
外显子测序主要适用于肿瘤易感性、致病机理、癌症异质性、转移和复发以及药物疗效研究。其中癌症异质性需要高深度测序，建议200X以上有效深度，FFPE样品建议200-300X对应的数据量，需要尽量全面、准确地检测肿瘤组织发生的所有突变信息，所以测序深度需要尽可能高，以检测低丰度突变位点。ctDNA建议500X及以上有效测序深度，用于检测Somatic 突变以及频率来判断ctDNA的存在和水平，从而反应肿瘤负荷等信息。
图6 肿瘤信息分析内容
*此外华大也可结合客户的需求，协商定制化信息分析内容。
参考文献
[1] Ng SB1, Turner EH., et al. Targeted capture and massively parallel sequencing of 12 human exomes. Nature.461(7261):272-6.
[2] Choi M1,Scholl UI., et al. Genetic diagnosis by whole exome capture and massively parallel DNA sequencing.Proc Natl Acad Sci USA. 106(45):19096-101.
