Illumina公司的新一代測序儀Genome Analyzer最早由Solexa公司研發(fā),利用其專利核心技術(shù)“DNA簇”和“可逆性末端終結(jié)(reversible terminator)”,實(shí)現(xiàn)自動化樣本制備及基因組數(shù)百萬個堿基大規(guī)模平行測序。Illumina公司于2007年花費(fèi)6億美金的巨資收購了Solexa,就是為了促成Genome Analyzer的商品化。Genome Analyzer作為新一代測序技術(shù)平臺,具有高準(zhǔn)確性、高通量、高靈敏度和低運(yùn)行成本等突出優(yōu)勢,可以同時完成傳統(tǒng)基因組學(xué)研究(測序和注釋)以及功能基因組學(xué)(基因表達(dá)及調(diào)控、基因功能、蛋白/核酸相互作用)研究。美吉生物以先進(jìn)的Illumina高通量測序平臺、專業(yè)的科研團(tuán)隊(duì)、個性化的實(shí)驗(yàn)方案,為您打造優(yōu)質(zhì)的高通量測序服務(wù)。
實(shí)驗(yàn)流程
1、 制備文庫
將基因組DNA打成幾百個堿基(或更短)的小片段,并在兩個末端加上接頭(adapter)。
2、橋式PCR產(chǎn)生DNA簇
利用專利的芯片,其表面連接有一層單鏈引物,DNA片段成單鏈后通過與芯片表面的引物堿基互補(bǔ)被一端“固定”在芯片上。引物擴(kuò)增使得單鏈DNA成為雙鏈,該雙鏈變性后成為單鏈,其一端“固定”在芯片上,另外一端(5’或3’)隨機(jī)和附近的另外一個引物互補(bǔ),也被“固定”住,形成“橋(bridge)”。反復(fù)30輪擴(kuò)增,每個單分子得到了1000倍擴(kuò)增,成為單克隆“DNA簇” 。
3、可逆化學(xué)阻斷技術(shù)測序
利用邊合成邊測序(Sequencing by synthesis)的原理,加入改造過的DNA聚合酶和帶有4種熒光標(biāo)記的dNTP。這些核苷酸是“可逆終止子”,因?yàn)?/FONT>3’羥基末端帶有可化學(xué)切割的部分,每個循環(huán)它只容許摻入單個堿基。去除其他多余的dNTP后,用激光掃描反應(yīng)板表面,讀取每條模板序列第一輪反應(yīng)所聚合上去的核苷酸種類。隨后將這些基團(tuán)化學(xué)切割,恢復(fù)3’端粘性,繼續(xù)聚合第二個核苷酸。如此循環(huán),直到每條模板序列都完全被聚合為雙鏈。統(tǒng)計(jì)每輪收集到的熒光信號,就可得知每個模板DNA片段的序列。
4、 數(shù)據(jù)分析
自動讀取堿基,數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到自動分析通道進(jìn)行二次分析。
技術(shù)優(yōu)勢
★ 新穎的測序化學(xué)技術(shù)
Genome Analyzer利用新穎的可逆熒光標(biāo)記終止子,可以在DNA鏈延伸的過程中檢測單個堿基摻入。由于四個可逆終止子dNTP在每個測序循環(huán)都存在,自然競爭減少了摻入的誤差。
★ 可擴(kuò)展的高通量
Genome Analyzer系統(tǒng)每次配對末端運(yùn)行后可以得到超過20Gb的高質(zhì)量過濾數(shù)據(jù)。這個技術(shù)的可擴(kuò)展性保證了更高的數(shù)據(jù)密度和輸出,能用更少的經(jīng)費(fèi)完成更復(fù)雜的項(xiàng)目。
★ 需要樣品量少
Genome Analyzer系統(tǒng)需要的樣品量低至100ng,能應(yīng)用在很多樣品有限的實(shí)驗(yàn)中,如免疫沉淀、顯微切割等。
★ 簡單、快速、自動化
Genome Analyzer系統(tǒng)提供了最簡單和簡潔的工作流程。樣品文庫制備可以在幾小時內(nèi)完成,一個星期內(nèi)就能獲得高精確度的數(shù)據(jù)。由獨(dú)立軟件控制的自動生成DNA簇的過程可以在5h之內(nèi)(30min手工操作)完成。自動化的流程不需要進(jìn)行油包水PCR,減少了手工操作誤差和污染的可能性,不需要機(jī)器人操作或潔凈室。快速地實(shí)驗(yàn)流程使Genome Analyzer的能力增至最大,而自動化降低了項(xiàng)目的時間和費(fèi)用。
★ 單個或配對末端支持
Genome Analyzer系統(tǒng)支持單個片段或配對末端文庫。文庫構(gòu)建過程簡單,減少了樣品分離和制備的時間。制備基因組DNA的單個片段或配對末端文庫需要6h,手工操作只需3h。
平臺優(yōu)勢
★ 靈活的平臺
針對不同的應(yīng)用,可選擇是否將不同的讀取長度和對讀測序技術(shù)相結(jié)合。
★ 高質(zhì)量的測序數(shù)據(jù)
在每個流動槽中對數(shù)百億到數(shù)千億堿基進(jìn)行準(zhǔn)確的堿基識別。
★ 應(yīng)用廣泛
SNP和結(jié)構(gòu)變異檢測、(de novo)組裝、轉(zhuǎn)錄組測序、甲基化檢測。
★ 高效的樣本制備
高速自動化工作流程以及低樣品量要求,可在不到一周的時間內(nèi)生成數(shù)據(jù)。
技術(shù)應(yīng)用
Ø 轉(zhuǎn)錄分析
l mRNA測序(RNA-Seq)
一次mRNA測序實(shí)驗(yàn)即能快速生成以完整poly-A為尾的RNA完整序列信息,并分析基因表達(dá)、cSNPs、全新的轉(zhuǎn)錄、全新的異構(gòu)體、剪接位點(diǎn)、等位基因特異性表達(dá)和罕見轉(zhuǎn)錄。
l Small RNA深度測序
Small RNA測序能夠測定來自不同有機(jī)體任意大小的小RNA序列,在一份樣品中能同時分析4百萬小RNA,是目前可應(yīng)用的最廣泛且最具深度的小RNA檢測方法。Small RNA測序記錄了文庫群體中序列的數(shù)字頻率,因此消除了本底信號。
l 數(shù)字化基因表達(dá)譜分析
數(shù)字化基因表達(dá)譜通過高通量測序代表每個基因的21bp標(biāo)簽(tag)來快速、全面的檢測一個物種特定組織在特定條件下的基因表達(dá)情況。因?yàn)闃?biāo)簽測序無須測定表達(dá)基因的總長度,其總讀取更少,敏感的更高,研究人員可在近乎不受限制的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)覆蓋的深度,完成罕見的轉(zhuǎn)錄識別和定量。
Ø 基因調(diào)控和控制
Illumina ChIP-Seq整合了染色質(zhì)免疫沉淀(ChIP)和海量平行DNA測序技術(shù),可準(zhǔn)確且低成本的識別和蛋白結(jié)合的DNA位點(diǎn),ChIP-Seq技術(shù)為ChIP蛋白和修飾的研究提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。
ChIP法利用抗體中特定的蛋白,特異富集性交聯(lián)的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體。然后將寡核苷酸接頭與特異性蛋白結(jié)合的DNA延伸拼接,從而可進(jìn)行海量平行測序,按照片段大小進(jìn)行選擇后,使基因分析儀和Illumina測序技術(shù)對生成的ChIP DNA片段測序,與低分辨率的ChIP芯片技術(shù)不同,ChIP-Seq經(jīng)一次測序就準(zhǔn)確的進(jìn)行全基因組的關(guān)聯(lián)分析。
Ø 多重測序
Illumina提供多重樣本制備寡核苷酸試劑盒、多重測序引物和PhiX對照試劑盒,能在DNA片段中引入標(biāo)記序列(tag),從而實(shí)現(xiàn)在一個流動槽上對96種不同的樣本同時進(jìn)行測序。在保證低錯誤率和讀取長度條件下,極大地提高了實(shí)驗(yàn)的可拓展性。尤其在研究某段區(qū)域或小基因組時,多重測序更具價(jià)值。