Genome-wide sequencing as a first-tier screening test for short tandem repeat expansions
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Screening for short tandem repeat (STR) expansions in next-generation sequencing data can enable diagnosis, optimal clinical management/treatment, and accurate genetic counseling of patients with repeat expansion disorders. We aimed to develop an efficient computational workflow for reliable detection of STR expansions in next-generation sequencing data and demonstrate its clinical utility. METHODS: We characterized the performance of eight STR analysis methods (lobSTR, HipSTR, RepeatSeq, ExpansionHunter, TREDPARSE, GangSTR, STRetch, and exSTRa) on next-generation sequencing datasets of samples with known disease-causing full-mutation STR expansions and genomes simulated to harbor repeat expansions at selected loci and optimized their sensitivity. We then used a machine learning decision tree classifier to identify an optimal combination of methods for full-mutation detection. In Burrows-Wheeler Aligner (BWA)-aligned genomes, the ensemble approach of using ExpansionHunter, STRetch, and exSTRa performed the best (precision = 82%, recall = 100%, F1-score = 90%). We applied this pipeline to screen 301 families of children with suspected genetic disorders. RESULTS: We identified 10 individuals with full-mutations in the AR, ATXN1, ATXN8, DMPK, FXN, or HTT disease STR locus in the analyzed families. Additional candidates identified in our analysis include two probands with borderline ATXN2 expansions between the established repeat size range for reduced-penetrance and full-penetrance full-mutation and seven individuals with FMR1 CGG repeats in the intermediate/premutation repeat size range. In 67 probands with a prior negative clinical PCR test for the FMR1, FXN, or DMPK disease STR locus, or the spinocerebellar ataxia disease STR panel, our pipeline did not falsely identify aberrant expansion. We performed clinical PCR tests on seven (out of 10) full-mutation samples identified by our pipeline and confirmed the expansion status in all, showing absolute concordance between our bioinformatics and molecular findings. CONCLUSIONS: We have successfully demonstrated the application of a well-optimized bioinformatics pipeline that promotes the utility of genome-wide sequencing as a first-tier screening test to detect expansions of known disease STRs. Interrogating clinical next-generation sequencing data for pathogenic STR expansions using our ensemble pipeline can improve diagnostic yield and enhance clinical outcomes for patients with repeat expansion disorders.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».