基准数据集来源:GIAB、Platinum Genomes 等数据库介绍

做变异检测的基准测试,第一步就是选对参考数据集。选错了,后面所有对比都是白费功夫。我在这行也踩过几次坑,今天就给你讲讲几家主流的数据集来源——GIAB、Platinum Genomes,还有几个你可能用到的。

GIAB — 业界老大哥

GIAB 的全称是 Genome in a Bottle,由美国国家标准与技术研究院(NIST)牵头。说白了,这是目前公认的“黄金标准”。我最早接触它是在 2015 年,当时我们团队要评估一个新开发的 SNP caller,项目负责人直接扔给我一个 GIAB 的 VCF 和 BED 文件,说:“就用这个检。”

GIAB 的厉害之处在于:他们用多个测序平台(Illumina、PacBio、Oxford Nanopore 等)和多个实验室的数据,通过严格的一致性分析,找出了高置信度区域。NA12878 这个样本,GIAB 提供了非常细致的分层——哪个位置可信、哪个区域太复杂不能用,都标得清清楚楚。

核心资源速览

  • 发布机构:NIST
  • 样本:NA12878、NA12877、NA24631 等
  • 数据格式:VCF + 高置信度 BED 区域
  • 测序平台:多平台混合
  • 更新频率:约半年一次

我建议你每次下载 GIAB 数据时,先看一眼他们官网的 Release Notes。因为有些版本修复了之前错误标记的位点。我吃过一次亏——用旧版比对,结果假阳性率死活降不下来,折腾了一周才发现是数据集版本太老。

Platinum Genomes — 家系验证利器

Platinum Genomes 是 Illumina 自己搞的基准数据集。它最特别的地方是:包含了多个完整的核心家系(父亲、母亲、孩子)。NA12878 是其中一个孩子,你可以用它做孟德尔一致性检验——如果某个变异在父母中都没有,那孩子就不该出现,否则就是假阳性。

嗯,这里有个坑要注意。Platinum Genomes 的数据基本都来自 Illumina 平台,深度确实很高(平均 50× 以上),但它在某些重复区域(比如 HLA、KIR 区域)覆盖很糟糕。我去年做结构变异评估时,就用 Platinum Genomes 的 reads 重测了一遍,发现它在大片段缺失上的表现不如 GIAB 全面。

关键参数表

数据集家系结构主要平台平均深度适用场景
GIAB少数家系多平台混合~80×SNP/INDEL 通用基准
Platinum Genomes17 个家系Illumina~50×家系一致性校验
1000 Genomes无家系低深度 Illumina~7×群体频率
HapMap有家系多种早期平台~4×基础验证

其他值得关注的来源

除了上面两个,还有一些数据库你可能也会用到:

  • 1000 Genomes:群体规模大,但单个样本深度低。我一般只用它提供的等位基因频率信息,绝对不拿来做单个样本的基准验证。
  • HapMap:年代久远,测序质量参差不齐。现在基本只用于历史参考。
  • Encode:提供了 NA12878 的 RNA-seq、ChIP-seq 等多维数据,适合验证转录组变异。
  • Sanger Institute 提供的 VCF:某些特定区域(比如 Y 染色体)有额外的高质量数据。

曾经我在一个项目里混用了 GIAB 和 1000 Genomes 的变异调用结果,以为都是“标准答案”,结果两个数据集在同一个位点上标注不一致——一个叫 SNP,一个叫 INDEL。做金标准对比时千万不能交叉混搭,一定要选一个权威来源作为基准,其他只做辅助参考。

它们之间的关系与选择策略

你刚入门可能会问:这么多数据集,我到底该用哪个?我的习惯是:

  1. 做 SNP/INDEL 通用评估 → 优先用 GIAB 高置信度区域。
  2. 需要验证孟德尔遗传规律 → 用 Platinum Genomes 的家系数据。
  3. 评估低复杂度区域(如重复区) → 用 GIAB 的难测序区域 BED 做负对照。
  4. 想看群体频率 → 查 1000 Genomes,但别用它做金标准。

下面这张图能帮你快速理清这几个来源的定位:

基准数据集来源关系图 NA12878 GIAB 多平台高置信度 Platinum Genomes 家系结构 1000 Genomes 群体频率 HapMap 历史参考 箭头表示数据集与 NA12878 的关系:GIAB 覆盖率最高,Platinum 提供家系背景

总而言之,选数据集就像选工具——没有万能的,只有合适的。如果你拿不准,先用 GIAB 的 high-confidence BED 区域跑一遍,然后在可疑区域用 Platinum Genomes 的家系验证做二次过滤。这个流程我在三个项目里用过,稳定可靠。