Background The accurate genotyping of CYP2D6 is hindered by the very polymorphic nature of the gene, high homology with its pseudogene CYP2D7 , and the occurrence of structural variations. Long read sequencing offers the promise of overcoming some of these challenges, along with the advantage of straightforward variant phasing. We have established methods for sequencing and analysis of DNA amplicons containing the whole CYP2D6 gene, using the GridION nanopore sequencer.Materials and methods Seven reference and 25 clinical samples covering various haplotypes including gene duplication were barcoded and sequenced over two sequencing runs. Sequenced raw reads were analyzed using a pipeline of bioinformatics tools including two mapping tools and two variant calling tools.Results Using minimap2 and nanopolish (mapping and variant calling tools respectively) resulted in the most accurate variant detection. Haplotypes of 52 alleles could be matched accurately to known alleles or subvariants, while the remaining 12 alleles being assigned as novel star (*) allele of novel subvariants of known alleles in the PharmVar CYP2D6 haplotype database. Allele duplication could be detected by analyzing the allelic balance between the sample haplotypes.Conclusion Nanopore sequencing of CYP2D6 offers a high throughput method for genotyping, accurate haplotyping, and detection of new variants and duplicated alleles.* Abbreviations: EDTA : Ethylenediaminetetraacetic acid TRIS HCL : tris(hydroxymethyl)aminomethane hydrochloric acid SDS : Sodium dodecyl sulfate TE buffer : Tris-EDTA buffer NaCl : Sodium chloride

Aim: The MinION nanopore sequencing device opens the opportunity to cost-effective and point-of-care DNA sequencing. We developed a multiplex assay targeting pharmacogenetic variants related to clopidogrel and warfarin, two commonly used drugs that show response variability due to genetic polymorphisms. Materials & Methods: Six reference and 78 clinical DNA samples were amplified by PCR to generate 15 amplicons targeting key variants. These products were then barcoded to enable sample multiplexing. Three variant calling tools were used to compare genotyping accuracy. Results and Conclusions: All but three samples were successfully sequenced and genotyped. Nanopolish software achieved accuracy > 90 % for all except one variant. While minor mis-genotyping issues exist, this work demonstrates that drug-specific or broad pharmacogenetic screening assays are possible on the MinION sequencing device.

Introduction Bi-allelic mutations in the gene for glucocerebrosidase ( GBA ) cause Gaucher disease, an autosomal recessive lysosomal storage disorder. Gaucher disease causing GBA mutations in the heterozygous state are also high risk factors for Parkinson’s disease (PD). GBA analysis is challenging due to a related pseudogene and structural variations (SVs) that can occur at this locus. We have applied and refined a recently developed nanopore DNA sequencing method to analyze GBA variants in a clinically assessed New Zealand longitudinal cohort of PD.Method We examined amplicons encompassing the coding region of GBA (8.9kb) from 229 PD cases and 50 healthy controls using the GridION nanopore sequencing platform, and Sanger validation.Results We detected 23 variants in 21 PD cases (9.2% of patients). We detected modest PD risk variant p.N409S (rs76763715) in one case, p.E365K (rs2230288) in 12 cases, and p.T408M (rs75548401) in seven cases, one of whom also had p.E365K. We additionally detected the possible risk variants p.R78C (rs146774384) in one case, p.D179H (rs147138516) in one case which occurred on the same haplotype as p.E365K, and one novel variant c.335C>T or p.(L335=), that potentially impacts splicing of GBA transcripts. Additionally, we found a higher prevalence of dementia among patients with GBA variants.Conclusion This work confirmed the utility of nanopore sequencing as a high-throughput method to identify known and novel GBA variants, and to assign precise haplotypes. Our observations may contribute to improved understanding of the effects of variants on disease pathogenesis, and to the development of more targeted treatments.

Abstract Nanopore sequencing enables detection of DNA methylation at the same time as identification of canonical sequence. A recent study validated low pass nanopore sequencing to accurately estimate global methylation levels in vertebrates with sequencing coverage as low as 0.01x. We investigated the applicability of this approach to plants by testing three plant species and analysed the effect of technical and biological parameters on estimate precision and accuracy. Our results indicate that a higher coverage (0.1x) is required to assess plant global methylation at an equivalent accuracy to vertebrates. Shorter read length and a closer sequence match between sample and reference genome improved measurement accuracy. Application of this method in Vitis vinifera showed consistent global methylation levels across different leaf sizes, and different sample preservation and DNA extraction methods, whereas different varieties and tissue types did exhibit methylation differences. Similarly, distinct methylation patterns could be observed in different genomic features. Our findings suggest the suitability of this method as a low-cost screening tool for validation of experimental parameters, developmental time courses and to assess methylation status for different modification types and sequence contexts at the level of whole genome or for abundant genomic features such as transposable elements.

Abstract Genomic resources for macroalgae are increasingly important for conservation and commercial management, however the generation of such resources continues to be hampered by difficulties in the isolation of suitable DNA. Even when DNA has been isolated that otherwise appears high quality, such samples may not perform well during the sequencing process. We here compare Oxford Nanopore long-read sequencing results for three species of macroalgae to those of non-macroalgal species and find that macroalgal samples tend to lead to rapid decline in the number of available sequencing pores resulting in reduced sequencing yield. LC-MS analysis of macroalgal DNA that would be considered suitable for sequencing reveals that DNA derived from dried macroalgae is enriched for polyphenol-DNA adducts – which may lead to sequencing inhibition. Our findings have wide-ranging implications for the generation of genomic resources from macroalgae, for example long read sequencing of dried herbarium specimens, and suggest a need to use fresh tissue wherever possible for genome sequencing.

Abstract The enzyme cytochrome P450 2D6 (CYP2D6) metabolises approximately 25% of commonly prescribed drugs, including analgesics, anti-hypertensives, and anti-depressants, among many others. Genetic variation in drug metabolising genes can alter how an individual responds to prescribed drugs, including predisposing to adverse drug reactions. The majority of research on the CYP2D6 gene has been carried out in European and East Asian populations, with Indigenous and minority populations greatly underrepresented. However, genetic variation is often population specific and analysis of diverse ethnic groups can reveal differences in alleles that may be of clinical significance. For this reason, we set out to examine the range and frequency of CYP2D6 variants in a sample of 202 Māori and Pacific people living in Aotearoa (New Zealand). We carried out a long PCR to isolate the CYP2D6 region before performing nanopore sequencing to identify all variants and alleles in these samples. We identified eleven novel variants, three of which were exonic missense variations. Six of these occurred in single samples and one was found in 19 samples (9.4% of the cohort). The remaining four novel variants were identified in two samples each. In addition, five new suballeles of CYP2D6 were identified. One striking finding was that CYP2D6*71, an allele of unknown functional status which has been rarely observed in previous studies, occurs at a relatively high frequency (9.2%) within this cohort. These data will help to ensure that CYP2D6 genetic analysis for pharmacogenetic purposes can be carried out accurately and effectively in this population group.