Course Overview 02-223 How to Analyze Your Own Genome - - PowerPoint PPT Presentation

Course ¡Overview ¡

02-­‑223 ¡How ¡to ¡Analyze ¡Your ¡Own ¡Genome ¡ Fall ¡2013 ¡

Cost ¡of ¡Genome ¡Sequencing ¡

2001: ¡Human ¡Genome ¡ Sequencing ¡Project ¡ 2011: ¡1000 ¡Genome ¡Project ¡

T ¡ T ¡ T ¡ T ¡ A ¡ A ¡ A ¡ T ¡ A ¡ C ¡

Gene?c ¡Polymorphisms ¡ ¡ ¡

Single ¡Nucleo?de ¡Polymorphisms ¡(SNPs) ¡ ¡ ¡

Polymorphism rate: number of letter changes between two different members of a species Humans: ~1/1,000

A ¡LiIle ¡Bit ¡of ¡History ¡

• 2001: ¡The ¡first ¡dra? ¡of ¡a ¡human ¡genome ¡sequence ¡became ¡

available ¡

• 2001: ¡The ¡InternaHonal ¡SNP ¡Map ¡Working ¡Group ¡publishes ¡a ¡SNP ¡

Map ¡of ¡1.42 ¡million ¡SNPs ¡that ¡contained ¡all ¡SNPs ¡idenHfied ¡so ¡far ¡

A ¡LiIle ¡Bit ¡of ¡History ¡

• 2005: ¡HapMap ¡Phase ¡I ¡

– Genotype ¡at ¡least ¡one ¡common ¡single-­‑nucleoHde ¡polymorphisms ¡ (SNPs) ¡every ¡5kb ¡across ¡270 ¡individuals ¡ – Geographic ¡diversity ¡

• 30 ¡trios ¡(mother, ¡father, ¡child) ¡from ¡Yoruba ¡in ¡Ibadan, ¡Nigeria ¡(YRI) ¡
• 30 ¡trios ¡of ¡European ¡ancestry ¡living ¡in ¡Utah ¡(CEPH) ¡
• 45 ¡unrelated ¡Han ¡Chinese ¡in ¡Beijing ¡(CHB) ¡
• 45 ¡unrelated ¡Japanese ¡(JPT) ¡

– 1.3 ¡million ¡SNPs ¡

Hapmap.org ¡

A ¡LiIle ¡Bit ¡of ¡History ¡

• 2007: ¡HapMap ¡Phase ¡II ¡

– Genotype ¡addiHonal ¡2.1 ¡million ¡SNPs ¡for ¡the ¡same ¡individuals ¡ – SNP ¡density ¡about ¡1 ¡per ¡kb ¡ – EsHmated ¡to ¡contain ¡25-­‑35% ¡of ¡all ¡9-­‑10 ¡million ¡common ¡SNPs ¡in ¡ assembled ¡human ¡genome. ¡

• 2010 ¡: ¡1000 ¡Genome ¡Pilot ¡Project ¡

– A ¡more ¡complete ¡characterizaHon ¡of ¡human ¡geneHc ¡variaHons ¡ ¡

• ¡I ¡am ¡Asian. ¡Do ¡I ¡have ¡African ¡or ¡Caucasian ¡ancestors? ¡If ¡

so, ¡to ¡what ¡extent? ¡

• ¡To ¡what ¡extent ¡were ¡Neanderthals ¡my ¡ancestors? ¡

Gene?c ¡risk ¡for ¡developing ¡diseases: ¡

• ¡Do ¡I ¡have ¡the ¡BRCA ¡mutaHon ¡that ¡is ¡known ¡to ¡increase ¡

breast ¡cancer ¡suscepHbility? ¡

• ¡How ¡likely ¡is ¡it ¡that ¡I ¡will ¡develop ¡type ¡2 ¡diabetes? ¡
• ¡How ¡is ¡my ¡body ¡going ¡to ¡respond ¡to ¡a ¡parHcular ¡drug? ¡
• ¡What ¡is ¡the ¡appropriate ¡prevenHon ¡strategy ¡for ¡me? ¡ ¡

ParHcipate ¡in ¡studies ¡of ¡condiHons ¡and ¡traits ¡you ¡care ¡ about ¡

• ¡Join ¡research ¡communiHes ¡
• ¡Parkinson’s ¡disease ¡
• ¡Sarcoma ¡
• ¡MyeloproliferaHve ¡Neoplasma ¡

James ¡Watson’s ¡and ¡J. ¡Craig ¡Venter’s ¡Genome ¡ ¡

(Nature, ¡2008, ¡PLoS ¡Biology, ¡2007) ¡

• Demonstrates ¡the ¡full ¡genome ¡sequencing ¡for ¡individualized ¡

genomics ¡

• The ¡two ¡genomes ¡were ¡made ¡available ¡to ¡the ¡public ¡despite ¡

the ¡risk ¡of ¡divulging ¡personal ¡details ¡

– Ethical ¡concerns! ¡

How ¡to ¡Analyze ¡Your ¡Own ¡Genome ¡

• Genotype/sequence ¡your ¡genome ¡ ¡
• Annotate ¡your ¡own ¡genome ¡

– By ¡comparing ¡your ¡genome ¡with ¡the ¡reference ¡genome ¡ – By ¡comparing ¡your ¡genome ¡with ¡the ¡genomes ¡of ¡the ¡rest ¡of ¡the ¡ populaHon ¡ ¡

• Sta?s?cs! ¡
• You ¡will ¡first ¡need ¡to ¡analyze ¡the ¡genome ¡of ¡the ¡rest ¡of ¡

the ¡popula?on! ¡

Intermediate ¡Phenotype ¡

Integrative Analysis of Multiple Types

• f Datasets

Healthy ¡ Cancer ¡

A C T C G TA C G TA G A C C TA G C AT TA C G C A ATA AT G C G A ¡ A C T C G A A C C TA G A C C TA G C AT TA C G C A ATA AT G C G A ¡ T C T C G TA C G TA G A C G TA G C AT TA C G C A AT TAT C C G A ¡ A C T C G A A C C TA G A C C TA G C AT TA C G C A AT TAT C C G A ¡ A C T C G TA C G TA G A C G TA G C ATA A C G C A ATA AT G C G A ¡ T C T C G TA C C TA G A C G TA G C ATA A C G C A ATA AT C C G A ¡ A C T C G A A C C TA G A C C TA G C ATA A C G C A AT TAT C C G A ¡

Disease ¡causing ¡ mutaHons ¡ Clinical ¡records ¡ Gene ¡expression ¡

Gene?cs ¡and ¡Sta?s?cs ¡

• PopulaHon ¡geneHcs ¡

– Study ¡of ¡genome ¡data ¡ collected ¡for ¡a ¡large ¡number ¡

• f ¡individuals ¡

– StaHsHcs ¡for ¡geneHcs ¡

• PopulaHon ¡geneHcs ¡before ¡

genome ¡sequencing? ¡

R.A. ¡Fisher ¡(1890-­‑1962): ¡geneHcist ¡ & ¡staHsHcian ¡