Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences66683410.31857/S0016675823060061SSDAUOМАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫExperimental Evaluation of the Possibility to Detect Cross-Contaminated DNA Samples Based on Genetic DataЭкспериментальная оценка возможности выявления кросс-контаминированных образцов ДНК на основе генетических данныхFelizN. V.ФелизН. В.feliz08nv@gmail.comYudinS. M.ЮдинС. М.feliz08nv@gmail.comKeskinovA. A.КескиновА. А.feliz08nv@gmail.comYudinV. S.ЮдинВ. С.feliz08nv@gmail.comSnigirE. A.СнигирьЕ. А.feliz08nv@gmail.comMkrtchianA. A.МкртчянА. А.feliz08nv@gmail.comAkhmerovaYu. N.АхмероваЮ. Н.feliz08nv@gmail.comKazakovaP. G.КазаковаП. Г.feliz08nv@gmail.comShpakovaT. A.ШпаковаТ. А.feliz08nv@gmail.comErokhinaM. V.ЕрохинаМ. В.feliz08nv@gmail.comMaralovaE. D.МараловаЕ. Д.feliz08nv@gmail.comKonureevaK. D.КонурееваК. Д.feliz08nv@gmail.comGrebnevP. A.ГребневП. А.feliz08nv@gmail.comMitrofanovS. I.МитрофановС. И.feliz08nv@gmail.comGrammatikatiK. S.ГрамматикатиК. С.feliz08nv@gmail.comSkvortsovaV. I.СкворцоваВ. И.feliz08nv@gmail.comFederal State Budgetary Insntitution “Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks” of the Federal Medical Biological AgencyФедеральное государственное бюджетное учреждение “Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью” Федерального медико-биологического агентстваThe Federal Medical Biological AgencyФедеральное медико-биологическое агентство0107202359782883826022025Copyright ©; 2023, Н.В. Фелиз, К.С. Грамматикати, С.И. Митрофанов, П.А. Гребнев, К.Д. Конуреева, Е.Д. Маралова, М.В. Ерохина, Т.А. Шпакова, П.Г. Казакова, Ю.Н. Ахмерова, А.А. Мкртчян, Е.А. Снигирь, В.С. Юдин, А.А. Кескинов, С.М. Юдин, В.И. СкворцоваCopyright ©; 2023, Н.В. Фелиз, К.С. Грамматикати, С.И. Митрофанов, П.А. Гребнев, К.Д. Конуреева, Е.Д. Маралова, М.В. Ерохина, Т.А. Шпакова, П.Г. Казакова, Ю.Н. Ахмерова, А.А. Мкртчян, Е.А. Снигирь, В.С. Юдин, А.А. Кескинов, С.М. Юдин, В.И. Скворцова2023Н.В. Фелиз, К.С. Грамматикати, С.И. Митрофанов, П.А. Гребнев, К.Д. Конуреева, Е.Д. Маралова, М.В. Ерохина, Т.А. Шпакова, П.Г. Казакова, Ю.Н. Ахмерова, А.А. Мкртчян, Е.А. Снигирь, В.С. Юдин, А.А. Кескинов, С.М. Юдин, В.И. СкворцоваН.В. Фелиз, К.С. Грамматикати, С.И. Митрофанов, П.А. Гребнев, К.Д. Конуреева, Е.Д. Маралова, М.В. Ерохина, Т.А. Шпакова, П.Г. Казакова, Ю.Н. Ахмерова, А.А. Мкртчян, Е.А. Снигирь, В.С. Юдин, А.А. Кескинов, С.М. Юдин, В.И. Скворцоваhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/666834

The problems of cross-contamination and swap samples are extremely relevant during large-scale genetic studies. In this study several approaches of detecting cross-contaminated DNA samples were checked: the ratio of reads per reference and alternative allele (allele ratio, AR), the amount of heterozygos to homozygous variants ratio, the CallRate value for the DNA microarrays data, the Picard CrosscheckFingerprints (CrossCheck) program. Contaminated samples (mixtures) were created by mixing ordinary “pure” DNA samples in different ratios. Samples’ quality parameters were analyzed after whole genome sequencing and genotyping with the Illumina microarray BeadArray technology CoreExome (CE) DNA microarray. It has been experimentally established that all of these approaches can be used to detect genotyping errors associated with sample contamination.

Проблемы кросс-контаминации и неправильной маркировки образцов биоматериала являются крайне актуальными при проведении массовых генетических исследований. В настоящем исследовании проведена экспериментальная оценка возможности выявления кросс-контаминированных образцов ДНК с использованием нескольких подходов: расчета отношения ридов, приходящихся на референсный или альтернативный аллель (allele ratio, AR); отношения количества гетерозиготных вариантов к гомозиготным; значения показателя CallRate для данных, полученных с помощью ДНК-микрочипов; программы Picard CrosscheckFingerprints (CrossCheck). Для проведения исследований были созданы контаминированные образцы (смеси) путем смешивания обычных “чистых” образцов ДНК в разных соотношениях. Показатели качества образцов проанализированы по данным полногеномного секвенирования и генотипирования с помощью ДНК-микрочипа Illumina microarray BeadArray technology CoreExome (СЕ). Экспериментально установлено, что все указанные подходы могут быть использованы для выявления ошибок генотипирования, связанных с контаминированием образцов.

whole genome sequencingcontaminationmicroarray BeadArray technologyquality control.полногеномное секвенированиеконтаминацияДНК-микрочипыконтроль качества.Dallavilla T., Marceddu G., Casadei A. et al. A fast, reliable and easy method to detect within-species DNA contamination // Acta Bio-Medica Atenei Parm. 2020. V. 91. № 13-S. https://doi.org/10.23750/abm.v91i13-S.10531Wang J., Raskin L., Samuels D.C. et al. Genome measures used for quality control are dependent on gene function and ancestry // Bioinformatics. 2015. V. 31. № 3. P. 318–323. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu668Javed N., Farjoun Y., Fennell T.J. et al. Detecting sample swaps in diverse NGS data types using linkage disequilibrium // Nat. Commun.2020. V. 11. № 1. P. 3697. https://doi.org/10.1038/s41467-020-17453-5Miller N.A., Farrow E.G., Gibson M. et al. A 26-hour system of highly sensitive whole genome sequencing for emergency management of genetic diseases // Genome Med. 2015. V. 7. № 1. P. 100. https://doi.org/10.1186/s13073-015-0221-8Kim S., Scheffler K., Halpern A.L. et al. Strelka2: Fast and accurate calling of germline and somatic variants // Nat. Methods. 2018. V. 15. № 8. P. 591–594. https://doi.org/10.1038/s41592-018-0051-xDanecek P., Bonfield J.K., Liddle J. et al. Twelve years of SAMtools and BCFtools // GigaScience. 2021. V. 10. № 2. https://doi.org/10.1093/gigascience/giab008Zhao H., Sun Z., Wang J. et al. CrossMap: A versatile tool for coordinate conversion between genome assemblies // Bioinforma. Oxf. Engl. 2014. V. 30. № 7. P. 1006–1007. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btt730