Описание утилиты: Variant Call Acceptance
Variant Call Acceptance Checker — Независимая приемка вызовов генетических вариантов
ℹ️ Утилита выполняет многопараметрическую верификацию raw variant calls согласно CAP/CLIA, FDA NGS guidance и GATK Best Practices:
• Depth Filtering: Контекстно-зависимые пороги глубины (≥20× герминальные, ≥100× соматические).
• Allele Balance Check: Верификация ожидаемого соотношения аллелей для гетерозиготных и соматических вызовов.
• Artifact Detection: Выявление strand bias (FS), low QualByDepth (QD) и других позиционных артефактов.
• Mapping & Base Quality: Контроль качества выравнивания и секвенирования на уровне отдельных прочтений.
• Control Sample Check: Автоматическая фильтрация вариантов, обнаруженных в негативных контролях.
• Problematic Regions: Флагирование вызовов в гомополимерах и сегментных дупликациях.
⚠️ ВАЖНО:
• Variant caller фильтры НЕДОСТАТОЧНЫ. Независимая верификация обязательна для клинических тестов.
• Strand bias (FS > 60) — самый частый индикатор ложноположительного SNV.
• Indels в гомополимерах имеют FP-rate до 50% без дополнительных фильтров.
• Вариант в негативном контроле = системная проблема. Все такие вызовы должны быть отклонены.
Использование:
VariantCallAcceptanceChecker.exe → демо-режим (вывод в консоль)
VariantCallAcceptanceChecker.exe input.csv output.json → оценка ваших данных
Формат input.csv:
SampleID,VariantID,VariantType,Context,TotalDepth,MinDepth_Germline,MinDepth_Somatic,AlleleBalance,MinAlleleBalance_Het,MaxAlleleBalance_Het,MappingQuality,MinMappingQuality,BaseQuality,MinBaseQuality,StrandBias_FS,MaxStrandBias_FS,ReadPositionBias_QD,MinQD,GenotypeQuality_GQ,MinGenotypeQuality,InControlSample,InGNomAD_PassFilter,CallerFilter,IsHomopolymerRegion,IsSegmentalDuplication
Пример:
WES-001,chr7:55249063:G:T,SNV,Germline,85,20,100,0.48,0.30,0.70,60,40,35,20,2.1,60,18.5,2.0,99,20,false,true,PASS,false,false
📍 Область применения (Usage Where):
• Клинические NGS-лаборатории: Gate между variant calling и аннотацией.
• Валидация биоинформатических пайплайнов: Подтверждение эффективности фильтров.
• Жидкая биопсия: Строгий QC соматических вызовов при низкой VAF.
• Исследовательские проекты: Обеспечение высокого качества датасетов для публикации.
— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
Variant callers оптимизированы под чувствительность, а не специфичность.
Без дополнительных фильтров 5-20% вызовов являются техническими артефактами.
Каждый ложноположительный вариант, попавший в аннотацию, расходует время эксперта и может привести к ошибочному заключению.
Независимый acceptance check — второй барьер безопасности после самого caller'а.
⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Depth ≥ Context-Specific Min: Герминальные ≥20×, соматические ≥100× (для VAF <5%).
• Strand Bias FS ≤ 60 (germline) / ≤ 200 (somatic): Превышение = артефакт.
• QD ≥ 2.0: Низкий QD = вариант не поддерживается качеством баз.
• GQ ≥ 20: Ниже = неуверенный генотип.
• In Control Sample = False: ANY variant in negative control = FILTERED.
• Homopolymer Indels: Требуют ручной проверки или ортогонального подтверждения.
Ключевые особенности утилиты:
• Девятипараметрическая оценка качества вызова
• Контекстно-зависимые пороги (соматический vs герминальный)
• Автоматическая детекция проблемных геномных регионов
• Трёхуровневая классификация (Accepted / Review Required / Filtered)
• Соответствие GATK Best Practices и CAP/CLIA
Критические параметры:
• Total Depth: ≥ Context-specific minimum
• Allele Balance: Within expected range
• Mapping Quality: ≥ 40
• Strand Bias (FS): ≤ Threshold
• QualByDepth (QD): ≥ 2.0
• Genotype Quality (GQ): ≥ 20
• Negative Control: Not present
• Caller Filter: PASS (or reviewed)
💡 Советы по использованию:
1. Пороги по типу варианта: Indels требуют более строгих FS/QD, чем SNVs. Настройте отдельно.
2. Панель нормалей (PoN): Используйте PoN из ≥40 образцов для фильтрации рекуррентных артефактов.
3. Ортогональная валидация: Для соматических вызовов с VAF <5% подтверждайте ddPCR или amplicon-seq.
4. Тренды артефактов: Мониторьте % filtered по типам для выявления деградации реагентов/прибора.
5. Интеграция: Запускайте чекер автоматически после variant calling, до аннотации.
⚠️ Примечание: Данная утилита проверяет ТЕХНИЧЕСКОЕ КАЧЕСТВО вызова, а не биологическую значимость варианта. Технически качественный вызов может быть доброкачественным полиморфизмом. Биологическая интерпретация выполняется на следующих этапах (VariantClassificationGateChecker, VariantReportabilityRulesChecker).
input.csv
SampleID,VariantID,VariantType,Context,TotalDepth,MinDepth_Germline,MinDepth_Somatic,AlleleBalance,MinAlleleBalance_Het,MaxAlleleBalance_Het,MappingQuality,MinMappingQuality,BaseQuality,MinBaseQuality,StrandBias_FS,MaxStrandBias_FS,ReadPositionBias_QD,MinQD,GenotypeQuality_GQ,MinGenotypeQuality,InControlSample,InGNomAD_PassFilter,CallerFilter,IsHomopolymerRegion,IsSegmentalDuplication
WES-2026-001,chr7:55249063:G:T,SNV,Germline,85,20,100,0.48,0.30,0.70,60,40,35,20,2.1,60,18.5,2.0,99,20,false,true,PASS,false,false
WES-2026-001,chr1:115256530:A:AT,Indel,Germline,45,20,100,0.35,0.30,0.70,38,40,22,20,125.0,60,1.2,2.0,15,20,false,false,LowQual,true,false
TUMOR-2026-001,chr12:25398284:C:A,SNV,Somatic,65,20,100,0.08,0.02,0.40,55,40,30,20,8.5,200,12.0,2.0,45,20,false,true,PASS,false,false
WES-2026-002,chr3:37090354:G:A,SNV,Germline,120,20,100,0.50,0.30,0.70,60,40,38,20,1.0,60,22.0,2.0,99,20,true,true,PASS,false,false
URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация
Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты VariantCallAcceptanceChecker для сценария Variant Call Acceptance Checker.
Предметные ограничения и критические параметры
Ниже приведены ключевые фрагменты исходного описания. Перед продуктивным применением пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией, регистрационным досье и локальными SOP.
- • Depth Filtering: Контекстно-зависимые пороги глубины (≥20× герминальные, ≥100× соматические).
- ⚠️ ВАЖНО:
- • Strand bias (FS > 60) — самый частый индикатор ложноположительного SNV.
- ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
- • Depth ≥ Context-Specific Min: Герминальные ≥20×, соматические ≥100× (для VAF <5%).
- • Strand Bias FS ≤ 60 (germline) / ≤ 200 (somatic): Превышение = артефакт.
- • QD ≥ 2.0: Низкий QD = вариант не поддерживается качеством баз.
- • GQ ≥ 20: Ниже = неуверенный генотип.
- Критические параметры:
- • Total Depth: ≥ Context-specific minimum
- • Mapping Quality: ≥ 40
- • Strand Bias (FS): ≤ Threshold
- • QualByDepth (QD): ≥ 2.0
- • Genotype Quality (GQ): ≥ 20
- 2. Панель нормалей (PoN): Используйте PoN из ≥40 образцов для фильтрации рекуррентных артефактов.
- 3. Ортогональная валидация: Для соматических вызовов с VAF <5% подтверждайте ddPCR или amplicon-seq.
URS — пользовательские требования
| ID | Требование | Критичность | Критерий приемки |
|---|
| URS-001 | Утилита должна принимать файл input.csv для Variant Call Acceptance Checker с заголовками, определёнными в контракте данных. | High | Файл обрабатывается без ручного изменения заголовков. |
| URS-002 | Утилита должна выполнять детерминированную оценку QC/ОКК без машинного обучения и без вероятностного принятия решения о соответствии. | High | При одинаковых входных данных, версии правил и конфигурации результат полностью воспроизводим. |
| URS-003 | Утилита должна валидировать обязательные поля, типы данных, диапазоны, единицы измерения и предметную правдоподобность значений. | High | Ошибки схемы, преобразования и диапазона явно отражаются в результате. |
| URS-004 | Утилита должна применять предметные пределы и правила из описания, утверждённой спецификации, регистрационного досье и локальных SOP. | High | Каждая проверка имеет результат PASS/WARNING/FAIL и понятное сообщение. |
| URS-005 | Утилита должна формировать output.json с машинно-читаемыми результатами, исходными значениями, предупреждениями, отказами и критическими находками. | High | JSON пригоден для LIMS/ELN/MES-интеграции и QA/QC review. |
| URS-006 | Утилита должна сохранять трассируемость между серией/образцом, входным файлом, применёнными правилами и итоговым статусом. | High | Выход содержит идентификаторы, список параметров и audit metadata. |
| URS-007 | Документация должна поддерживать подготовку IQ/OQ/PQ, CSV/CSA и обсуждение с инспекторами или внутренним QA. | Medium | URS, FS, контракт input/output и тестовые сценарии поставляются вместе с утилитой. |
| URS-008 | Утилита должна использоваться как decision-support инструмент QC, а не как замена утверждённым спецификациям и выпускному решению Qualified Person/QA. | Medium | В документации указан контроль change control и необходимость сверки пределов. |
Контракт input.csv
| # | Поле | Тип | Пример | Назначение |
|---|
| 1 | SampleID | string / controlled vocabulary | WES-2026-001 | Идентификатор образца или лабораторной пробы. |
| 2 | VariantID | string / controlled vocabulary | chr7:55249063:G:T | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 3 | VariantType | string / controlled vocabulary | SNV | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 4 | Context | string / controlled vocabulary | Germline | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 5 | TotalDepth | decimal | 85 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 6 | MinDepth_Germline | decimal | 20 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 7 | MinDepth_Somatic | decimal | 100 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 8 | AlleleBalance | decimal | 0.48 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 9 | MinAlleleBalance_Het | decimal | 0.30 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 10 | MaxAlleleBalance_Het | decimal | 0.70 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 11 | MappingQuality | decimal | 60 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 12 | MinMappingQuality | decimal | 40 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 13 | BaseQuality | decimal | 35 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 14 | MinBaseQuality | decimal | 20 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 15 | StrandBias_FS | decimal | 2.1 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 16 | MaxStrandBias_FS | decimal | 60 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 17 | ReadPositionBias_QD | decimal | 18.5 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 18 | MinQD | decimal | 2.0 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 19 | GenotypeQuality_GQ | string / controlled vocabulary | 99 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 20 | MinGenotypeQuality | decimal | 20 | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 21 | InControlSample | string / controlled vocabulary | false | Идентификатор образца или лабораторной пробы. |
| 22 | InGNomAD_PassFilter | string / controlled vocabulary | true | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 23 | CallerFilter | string / controlled vocabulary | PASS | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 24 | IsHomopolymerRegion | string / controlled vocabulary | false | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
| 25 | IsSegmentalDuplication | string / controlled vocabulary | false | Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил. |
SampleID,VariantID,VariantType,Context,TotalDepth,MinDepth_Germline,MinDepth_Somatic,AlleleBalance,MinAlleleBalance_Het,MaxAlleleBalance_Het,MappingQuality,MinMappingQuality,BaseQuality,MinBaseQuality,StrandBias_FS,MaxStrandBias_FS,ReadPositionBias_QD,MinQD,GenotypeQuality_GQ,MinGenotypeQuality,InControlSample,InGNomAD_PassFilter,CallerFilter,IsHomopolymerRegion,IsSegmentalDuplication
WES-2026-001,chr7:55249063:G:T,SNV,Germline,85,20,100,0.48,0.30,0.70,60,40,35,20,2.1,60,18.5,2.0,99,20,false,true,PASS,false,false
WES-2026-001,chr1:115256530:A:AT,Indel,Germline,45,20,100,0.35,0.30,0.70,38,40,22,20,125.0,60,1.2,2.0,15,20,false,false,LowQual,true,false
TUMOR-2026-001,chr12:25398284:C:A,SNV,Somatic,65,20,100,0.08,0.02,0.40,55,40,30,20,8.5,200,12.0,2.0,45,20,false,true,PASS,false,false
Правила валидации входных данных
| ID | Поле | Правило | Критичность |
|---|
| VR-001 | SampleID | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | High |
| VR-002 | VariantID | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | High |
| VR-003 | VariantType | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | High |
| VR-004 | Context | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-005 | TotalDepth | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-006 | MinDepth_Germline | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-007 | MinDepth_Somatic | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-008 | AlleleBalance | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-009 | MinAlleleBalance_Het | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-010 | MaxAlleleBalance_Het | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-011 | MappingQuality | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-012 | MinMappingQuality | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-013 | BaseQuality | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-014 | MinBaseQuality | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-015 | StrandBias_FS | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-016 | MaxStrandBias_FS | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-017 | ReadPositionBias_QD | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-018 | MinQD | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-019 | GenotypeQuality_GQ | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-020 | MinGenotypeQuality | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-021 | InControlSample | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-022 | InGNomAD_PassFilter | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-023 | CallerFilter | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-024 | IsHomopolymerRegion | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
| VR-025 | IsSegmentalDuplication | Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме. | Medium |
FS — функциональная спецификация
| ID | Функция | Реализация |
|---|
| FS-001 | CLI execution | Поддержать режимы запуска: demo mode без аргументов и production mode input.csv output.json. |
| FS-002 | CSV import | Прочитать input.csv в UTF-8/CSV-совместимом формате, проверить наличие заголовка и ожидаемых колонок. |
| FS-003 | Schema validation | Проверить обязательные поля, количество колонок, неизвестные ключевые поля и пустые обязательные значения. |
| FS-004 | Type conversion | Преобразовать числовые, флаговые и текстовые значения; некорректный формат фиксировать как ошибку строки. |
| FS-005 | Domain rule engine | Применить правила для Variant Call Acceptance Checker, включая критические пределы из описания и утверждённой спецификации. |
| FS-006 | Status aggregation | Сформировать итоговый статус: FAIL при критическом отказе, WARNING при некритическом отклонении, PASS при соответствии. |
| FS-007 | JSON export | Записать output.json с детализацией проверок, исходными значениями, предупреждениями, отказами и critical findings. |
| FS-008 | Audit support | Сохранять структуру результата пригодной для review, расследования отклонений и воспроизведения расчёта. |
| FS-009 | Integration contract | Поддержать сценарий LIMS/ELN/MES → input.csv → utility → output.json → portal/admin review. |
| FS-010 | Error handling | Возвращать явные сообщения для отсутствующего файла, пустого CSV, неверной схемы, ошибки записи output.json и некорректного формата. |
Пример output.json
{
"utilityId": "variantcallacceptancechecker",
"utilityFolder": "VariantCallAcceptanceChecker",
"package": "LiquidBiopsy",
"overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
"sourceFile": "input.csv",
"processedAtUtc": "2026-06-10T00:00:00Z",
"checks": [
{
"parameter": "SampleID",
"value": "WES-2026-001",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-001"
},
{
"parameter": "VariantID",
"value": "chr7:55249063:G:T",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-002"
},
{
"parameter": "VariantType",
"value": "SNV",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-003"
},
{
"parameter": "Context",
"value": "Germline",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-004"
},
{
"parameter": "TotalDepth",
"value": "85",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-005"
},
{
"parameter": "MinDepth_Germline",
"value": "20",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-006"
},
{
"parameter": "MinDepth_Somatic",
"value": "100",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-007"
},
{
"parameter": "AlleleBalance",
"value": "0.48",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-008"
},
{
"parameter": "MinAlleleBalance_Het",
"value": "0.30",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-009"
},
{
"parameter": "MaxAlleleBalance_Het",
"value": "0.70",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-010"
},
{
"parameter": "MappingQuality",
"value": "60",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-011"
},
{
"parameter": "MinMappingQuality",
"value": "40",
"status": "PASS|WARNING|FAIL",
"message": "Deterministic rule-based check result",
"ruleReference": "FS-RULE-012"
}
],
"criticalFindings": [],
"warnings": [],
"audit": {
"inputHash": "sha256:<calculated at runtime>",
"rulesVersion": "<utility executable version>",
"documentation": "VariantCallAcceptanceChecker.documentation.html"
}
}
Матрица трассируемости
| URS | FS | Тест | Подтверждение |
|---|
| URS-001 | FS-001, FS-002 | OQ-001 | Проверить запуск и импорт валидного input.csv. |
| URS-002 | FS-005, FS-006 | OQ-004 | Повторить один и тот же набор данных и сравнить output.json. |
| URS-003 | FS-003, FS-004, FS-010 | OQ-002, OQ-003 | Проверить отсутствующие колонки и неверные типы. |
| URS-004 | FS-005, FS-006 | OQ-004, PQ-001 | Проверить критические отклонения по реальным/граничным данным. |
| URS-005 | FS-007, FS-009 | OQ-005 | Проверить JSON schema и пригодность для downstream-систем. |
| URS-006 | FS-008 | OQ-006 | Проверить наличие идентификаторов и audit metadata. |
| URS-007 | FS-008, FS-010 | IQ-001, OQ-007 | Проверить комплектность документации и control evidence. |
| URS-008 | FS-005, FS-008 | PQ-002 | Проверить review workflow и запрет автоматической замены QA-решения. |
IQ/OQ/PQ тестовые сценарии
| ID | Сценарий | Ожидаемый результат |
|---|
| IQ-001 | Проверить наличие executable, input.csv, документации и контрольной суммы. | Комплект поставки полон; версия зафиксирована. |
| OQ-001 | Валидная строка из примера input.csv. | PASS или допустимый WARNING согласно правилам. |
| OQ-002 | Удалить обязательную колонку из CSV. | Ошибка схемы или FAIL с указанием отсутствующей колонки. |
| OQ-003 | Внести нечисловое значение в числовое поле. | Ошибка преобразования типа с указанием строки/поля. |
| OQ-004 | Значение критического параметра вывести за предел. | FAIL и critical finding. |
| OQ-005 | Проверить структуру output.json. | Все обязательные секции присутствуют, JSON валиден. |
| OQ-006 | Проверить трассируемость серии/образца. | Идентификаторы входа и результатов совпадают. |
| PQ-001 | Проверить 3–5 реальных партий/образцов пользователя. | Результат подтверждён QC/QA review. |
| PQ-002 | Проверить workflow отклонения и ручного QA-решения. | Утилита поддерживает review, но не заменяет утверждённое решение. |
QA/QC и change control
- Не менять имена колонок без обновления валидатора, документации и тестового набора.
- Хранить
input.csv, output.json, версию исполняемого файла и контрольную сумму. - Перед продуктивным использованием провести IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSV/CSA-проверку.
- Критические пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией, регистрационным досье и локальными SOP.
- Утилита предоставляет формализованный QC decision support, но окончательное решение выпуска остаётся за QA/QP и утверждёнными процедурами.