Down syndrome screening with cell-free DNA (cfDNA) in the maternal plasma has recently received much attention in the prenatal diagnostic field. Indeed, a large amount of evidence has already accumulated to show that screening tests with cfDNA are more sensitive and specific than conventional maternal serum and/or ultrasound screening. Globally, more than 1,000,000 of these noninvasive prenatal tests (NIPTs) have been performed to date. There are several different methods for NIPTs that are currently commercially available, including shotgun massively parallel sequencing, targeted massively parallel sequencing, and single nucleotide polymorphism (SNP)-based methods. All of these methods have their own advantages and disadvantages. In this review, I will focus specifically on the SNP-based NIPT.
Kim, Moon-Young;Cho, Sohee;Lee, Ji Hyun;Seo, Hee Jin;Lee, Soong Deok
Journal of Korean Medical Science
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v.33
no.52
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pp.337.1-337.14
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2018
Background: Mitochondrial heteroplasmy, the co-existence of different mitochondrial polymorphisms within an individual, has various forensic and clinical implications. But there is still no guideline on the application of massively parallel sequencing (MPS) in heteroplasmy detection. We present here some critical issues that should be considered in heteroplasmy studies using MPS. Methods: Among five samples with known innate heteroplasmies, two pairs of mixture were generated for artificial heteroplasmies with target minor allele frequencies (MAFs) ranging from 50% to 1%. Each sample was amplified by two-amplicon method and sequenced by Ion Torrent system. The outcomes of two different analysis tools, Torrent Suite Variant Caller (TVC) and mtDNA-Server (mDS), were compared. Results: All the innate heteroplasmies were detected correctly by both analysis tools. Average MAFs of artificial heteroplasmies correlated well to the target values. The detection rates were almost 90% for high-level heteroplasmies, but decreased for low-level heteroplasmies. TVC generally showed lower detection rates than mDS, which seems to be due to their own computation algorithms which drop out some reference-dominant heteroplasmies. Meanwhile, mDS reported several unintended low-level heteroplasmies which were suggested as nuclear mitochondrial DNA sequences. The average coverage depth of each sample placed on the same chip showed considerable variation. The increase of coverage depth had no effect on the detection rates. Conclusion: In addition to the general accuracy of the MPS application on detecting heteroplasmy, our study indicates that the understanding of the nature of mitochondrial DNA and analysis algorithm would be crucial for appropriate interpretation of MPS results.
Purpose: Noninvasive prenatal test (NIPT) by massively parallel sequencing (MPS) of cell-free fetal DNA in maternal plasma marks a significant advancement in prenatal screening, minimizing the need for invasive testing of fetal chromosomal aneuploidies. Here, we report the initial clinical performance of NIPT in Korean pregnant women. Materials and Methods: MPS-based NIPT was performed on 910 cases; 5 mL blood samples were collected and sequenced in the Shenzhen BGI Genomic Laboratory to identify aneuploidies. The risk of fetal aneuploidy was determined by L-score and t-score, and classified as high or low. The NIPT results were validated by karyotyping for the high-risk cases and neonatal follow-up for low-risk cases. Results: NIPT was mainly requested for two clinical indications: abnormal biochemical serum-screening result (54.3%) and advanced maternal age (31.4%). Among 494 cases with abnormal biochemical serum-screening results, NIPT detected only 9 (1.8%) high-risk cases. Sixteen cases (1.8%) of 910 had a high risk for aneuploidy: 8 for trisomy 21, 2 for trisomy 18, 1 for trisomy 13, and 5 for sex chromosome abnormalities. Amniocentesis was performed for 7 of these cases (43.8%). In the karyotyping and neonatal data, no false positive or negative results were observed in our study. Conclusion: MPS-based NIPT detects fetal chromosomal aneuploidies with high accuracy. Introduction of NIPT as into clinical settings could prevent about 98% of unnecessary invasive diagnostic procedures.
Intellectual disability (ID) is the most common disability among people under the age of 20 years. In the absence of obvious non-genetic causes of ID, the majority of cases of severe ID are thought to have a genetic cause. The advent of technologies such as array comparative genomic hybridization, single nucleotide polymorphism genotyping arrays, and massively parallel sequencing has shown that de novo copy number variations and single nucleotide variations affecting coding regions are major causes of severe ID. This article reviews the genetic causes of ID along with diagnostic approaches for this disability.
Next generation sequencing (NGS), a high-throughput DNA sequencing technology, is widely used for molecular biological studies. In NGS, RNA-sequencing (RNA-Seq), which is a short-read massively parallel sequencing, is a major quantitative transcriptome tool for different transcriptome studies. To utilize the RNA-Seq data, various quantification and analysis methods have been developed to solve specific research goals, including identification of differentially expressed genes and detection of novel transcripts. Because of the accumulation of RNA-Seq data in the public databases, there is a demand for integrative analysis. However, the available RNA-Seq data are stored in different formats such as read count, transcripts per million, and fragments per kilobase million. This hinders the integrative analysis of the RNA-Seq data. To solve this problem, we have developed a web-based application using Shiny, COEX-seq (Convert a Variety of Measurements of Gene Expression in RNA-Seq) that easily converts data in a variety of measurement formats of gene expression used in most bioinformatic tools for RNA-Seq. It provides a workflow that includes loading data set, selecting measurement formats of gene expression, and identifying gene names. COEX-seq is freely available for academic purposes and can be run on Windows, Mac OS, and Linux operating systems. Source code, sample data sets, and supplementary documentation are available as well.
This study compared two methods for preparing ancient DNA (aDNA) for the construction of successful shotgun libraries that may be applied to massive parallel sequencing. For the comparative analysis, the DNA of prehistoric rib samples from Hungary was extracted using either a manually prepared silica suspension or the Amicon Ultracel-15 10K ultracentrifugal device (Millipore). After the extraction of the same amount of bone powder (about 150 mg) from three samples by each method, the amount of extracted double-stranded DNA and the subsequent degree of construction of the shotgun library were analyzed. The Amicon device method was rapid and easier to perform and resulted in an approximately 11-fold higher DNA recovery than that obtained using the silica suspension. The shotgun library constructed using DNA templates prepared by the Amicon device was more successful than that constructed from templates isolated using the silica suspension. The comparative study of these two aDNA extraction methods showed that the Amicon device has the advantages of saving time, process simplicity, and high efficiency.
Cho, Sohee;Lee, Ji Hyun;Kim, Chong Jai;Kim, Moon Young;Kim, Kun Woo;Hwang, Doyeong;Lee, Soong Deok
The Korean Journal of Legal Medicine
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v.41
no.2
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pp.41-45
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2017
Fetal DNA (fDNA) detection in maternal serum is a challenge due to low copy number and the smaller size of fDNA fragments compared to DNA fragments derived from the mother. Massively parallel sequencing (MPS) is a useful technique for fetal genetic analysis that is able to detect and quantify small amounts of DNA. In this study, seven clinical samples of maternal serum potentially containing fDNA were analyzed with a commercial single nucleotide polymorphism (SNP) panel, the HID-Ion $AmpliSeq^{TM}$ Identity Panel, and the results were compared to those from previous studies. Reference profiles for mothers and fetuses were not available, but multiple Y chromosomal SNPs were detected in two samples, indicating that fDNA was present in the serum and thereby validating observations of autosomal SNPs. This suggests that SNP-based MPS can be valuable for fDNA detection, thereby offering an insight into fetal genetic status. This technology could also be used to detect small amounts of DNA in mixed DNA samples for forensic applications.
The advent of massively parallel sequencing, also called next-generation sequencing (NGS), has dramatically influenced cancer genomics by accelerating the identification of novel molecular alterations. Using a whole genome sequencing (WGS) approach, we identified somatic coding and noncoding variants that may contribute to leukemogenesis in 11 adult Korean acute myeloid leukemia (AML) patients, with serial tumor samples (primary and relapse) available for 5 of them; somatic variants were identified in 187 AML-related genes, including both novel (SIN3A, C10orf53, PTPRR, and RERGL) and well-known (NPM1, RUNX1, and CEPBA) AML-related genes. Notably, SIN3A expression shows prognostic value in AML. A newly designed method, referred to as "hot-zone" analysis, detected two putative functional noncoding variants that can alter transcription factor binding affinity near PPP1R10 and SRSF1. Moreover, the functional importance of the SRSF1 noncoding variant was further investigated by luciferase assays, which showed that the variant is critical for the regulation of gene expression leading to leukemogenesis. We expect that further functional investigation of these coding and noncoding variants will contribute to a more in-depth understanding of the underlying molecular mechanisms of AML and the development of targeted anti-cancer drugs.
Kim, Ji Hye;Lee, Gun Ho;Cha, Dong Hyun;Cho, Eun-Hae;Jung, Yong Wook
Journal of Genetic Medicine
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v.12
no.2
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pp.118-122
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2015
Noninvasive prenatal test (NIPT) is a novel screening method for the diagnosis of fetal chromosomal aneuploidies. NIPT is based on technology that detects cell-free fetal DNA in maternal plasma and analyzes it with massively parallel sequencing technology to determine whether the fetus is at risk of trisomy 21, trisomy 18, trisomy 13 or sex chromosome abnormalities (SCAs). NIPT has been reported to have sensitivity of 99% and a false positive rate of less than 1% for detecting trisomy 21 and trisomy 18. Although extension of the application of NIPT to other SCAs has been attempted, there are concerns in extending NIPT to SCAs because of maternal or fetal mosaicism, undetected maternal SCAs, and multiple pregnancies. Recently, we assessed a pregnancy with the rare Turner syndrome mosaicism 45, X/47, XXX, which was reported as 45, X with NIPT. We present the case here and briefly review the current literatures on NIPT in testing for fetal monosomy X. To the best of our knowledge, this is the first report of the 45, X/47, XXX mosaicism in Korea to be reported as 45, X by NIPT with whole genome sequencing. This case report will provide valuable information for counseling women who want to undergo NIPT.
Choi, Eun Mi;Lee, Dong Hyun;Kang, Seok Jin;Shim, Ye Jee;Kim, Heung Sik;Kim, Joon Sik;Jeong, Jong In;Ha, Jung-Sook;Jang, Ja-Hyun
Clinical and Experimental Pediatrics
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v.61
no.12
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pp.403-406
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2018
Floating-Harbor syndrome is a rare autosomal dominant genetic disorder associated with SRCAP mutation. To date, approximately 50 cases of Floating-Harbor syndrome have been reported, but none have been reported in Korea yet. Floating-Harbor syndrome is characterized by delayed bony maturation, unique facial features, and language impairment. Here, we present a 6-year-old boy with a triangular face, deep-set protruding eyes, low-set ears, wide nose with narrow nasal bridge, short philtrum, long thin lips, clinodactyly, and developmental delay that was transferred to our pediatric clinic for genetic evaluation. He showed progressive delay in the area of language and cognition-adaption as he grew. He had previously undergone chromosomal analysis at another hospital due to his language delay, but his karyotype was normal. We performed targeted exome sequencing, considering several syndromes with similar phenotypes. Library preparation was performed with the TruSight One sequencing panel, which enriches the sample for about 4,800 genes of clinical relevance. Massively parallel sequencing was conducted with NextSeq. An identified variant was confirmed by Sanger sequencing of the patient and his parents. Finally, the patient was confirmed as the first Korean case of Floating-Harbor syndrome with a novel SRCAP (Snf2 related CREBBP activator protein) mutation (c.7732dupT, p.Ser2578Phefs*6), resulting in early termination of the protein; it was not found in either of his healthy parents or a control population. To our knowledge, this is the first study to describe a boy with Floating-Harbor syndrome with a novel SRCAP mutation diagnosed by targeted exome sequencing in Korea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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