法医DNA测序｜纳米孔测序变异检测→

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analysis
date
Feb 6, 2025
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forensic_nanopore_snv
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forensic
nanopore sequencing
bioinformatics
summary
本期带来基纳米孔测序比对结果的常见变异识别软件 • bcftools • Longshot • Clair3
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本期带来基纳米孔测序比对结果的常见变异识别软件
  • bcftools
  • Longshot
  • Clair3

Bcftools

Bcftools 是一组用于操作变异识别文件（VCF 和其二进制格式 BCF）的实用工具。所有命令都可以处理 VCF 和 BCF 文件，不论是未压缩还是 BGZF 压缩格式。
简单的变异识别命令
Bcftools 的操作通常分为两个主要部分：mpileup 和 call。以下是这两个部分的详细说明：
  1. mpileup 部分：该部分在每个覆盖的基因组位置生成基因型可能性（genotype likelihoods）。
  1. call 部分：该部分进行实际的变异识别。
在使用 Bcftools 进行变异调用时，可以使用以下选项：
  • m：指示程序使用默认的调用方法。
  • v：要求仅输出变异位点。
  • O：选择输出格式。在这个例子中，我们选择了二进制压缩 BCF，这是进一步处理（如过滤）的最佳起始格式。
更加详细的使用方法参见：bcftools(1) (samtools.github.io)

Longshot

Longshot 是一种专为二倍体基因组设计的变异调用工具，适用于长读长且容易出错的测序数据，如 Pacific Biosciences (PacBio) SMRT 和 Oxford Nanopore Technologies (ONT) 的数据。以下是 Longshot 的主要功能和特点：
  1. 输入文件：Longshot 以对齐的 BAM/CRAM 文件作为输入。
  1. 输出文件：输出一个包含变异和单倍型信息的 phased VCF 文件。
  1. 变异调用：主要调用单核苷酸变异（SNVs），但如果输入的 VCF 文件中包含插入缺失变异（indels），它也能对这些 indels 进行基因分型。
  1. 单倍型分离 BAM 文件：可以输出单倍型分离的 BAM 文件，这些文件可以用于后续分析。
  1. 基因分型和单倍型分析：可以对输入的 VCF 文件进行基因分型和单倍型分析。
命令
更加详细的使用方法参见：pjedge/longshot: diploid SNV caller for error-prone reads (github.com)

Clair3

Clair3 是一种针对长读长测序数据的生殖系小变异调用工具。它结合了两种主要方法的优点：pileup 调用和全对齐（full-alignment）。以下是 Clair3 的主要特点和功能：
  1. 方法结合：
      • Pileup 调用：处理大多数变异候选位点，速度快。
      • 全对齐：处理复杂的变异候选位点，最大化精度和召回率。
  1. 性能：
      • 运行速度快。
      • 尤其在低覆盖率情况下表现优异。
  1. 简洁和模块化：
      • 设计简单，易于部署和集成。
Clair3 的这些特性使其在处理长读长测序数据时非常高效和可靠，特别是对于覆盖率较低的样本。
除了 Clair3，Clair 系列还包括针对不同类型样本和应用场景的工具：
  1. Clair3-RNA：
      • 专用于使用长读长 RNA-seq 样本进行生殖系变异调用。
  1. ClairS：
      • 针对成对的肿瘤/正常样本进行体细胞变异调用。
  1. ClairS-TO：
      • 针对仅有肿瘤样本的体细胞变异调用。
基于conda的安装方式及运行命令
更详细的使用方法以及更多的模型见：HKU-BAL/Clair3: Clair3 - Symphonizing pileup and full-alignment for high-performance long-read variant calling (github.com)

参考

  1. Petr Danecek, James K Bonfield, Jennifer Liddle, John Marshall, Valeriu Ohan, Martin O Pollard, Andrew Whitwham, Thomas Keane, Shane A McCarthy, Robert M Davies, Heng Li GigaScience, Volume 10, Issue 2, February 2021, giab008, https://doi.org/10.1093/gigascience/giab008
  1. Edge, P. and Bansal, V., 2019. Longshot enables accurate variant calling in diploid genomes from single-molecule long read sequencing. Nature communications, 10(1), pp.1-10.
  1. Zheng, Z., Li, S., Su, J. et al. Symphonizing pileup and full-alignment for deep learning-based long-read variant calling. Nat Comput Sci 2, 797–803 (2022). https://doi.org/10.1038/s43588-022-00387-x
 

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