常用的五種基因測序儀器的比較

1、慣用五種基因測序儀器比較學 院 生命科學學院 專業(yè)班級 級生物技術(shù)4班 學生姓名 徐 志 超 指導教師 高 玉 千 常用的五種基因測序儀器的比較第1頁主要內(nèi)容三代測序技術(shù)簡況五種測序儀器原理和特征五種測序儀器比較常用的五種基因測序儀器的比較第2頁以試驗方法和試驗儀器改進為標志DNA測序技術(shù)迄今經(jīng)歷了三代發(fā)展代數(shù)測序技術(shù)特點代表儀器第一代sanger測序法低通量，高成本ABI 3730XL第二代循環(huán)芯片技術(shù)高通量高效率成本底Illumina GA ROCH-454 ABI-SOLID第三代單分子測序試劑用量少，成本更低HeliScope常用的五種基因測序儀器的比較第3頁一、測序儀之ABI 373

2、0XLABI 3730XL測序原理 sanger 法：毛細管電泳分離電腦熒光檢測數(shù)據(jù)分析可得到DNA堿基序列。常用的五種基因測序儀器的比較第4頁2. ABI 3730 xl特征經(jīng)過幾十年逐步改進, ABI 3730 xl測序儀讀長能夠超出1000 bp, 原始數(shù)據(jù)準確率能夠高達99.999%測定每千堿基序列成本是 0.5 美元, 天天數(shù)據(jù)通量能夠到達 600 000 堿基 不過ABI 3730 xl測序技術(shù)在速度和成本方面都已到達了極限. 因為其對電泳分離技術(shù)依賴,使其難以深入提升分析速度,而且難以經(jīng)過微型化降低測序成本. 盡管如此, ABI 3730 xl方法可靠、準確,且已形成規(guī)?；? 尤

3、其是在 PCR 產(chǎn)物測序、質(zhì)粒和細菌人工染色體末端測序、以及STR基因分型方面,將繼續(xù)發(fā)揮主要作用. 常用的五種基因測序儀器的比較第5頁二、測序儀之ABI SOLID ABI SOLID測序原理：制備DNA文庫乳液PCR/微珠富集連接酶測序:SOLiD連接反應底物是8堿基單鏈熒光探針混合物。連接反應中，這些探針按照堿基互補規(guī)則與單鏈DNA模板鏈配對。這么經(jīng)過五輪測序反應后便能夠得到全部堿基序列SOLID雙堿基編碼矩陣常用的五種基因測序儀器的比較第6頁探針5末端標識了1種顏色熒光染料。探針3端15位為隨機堿基，其中第1、2位組成堿基對表征探針染料類型，而35位“n”為隨機堿基，68位“z” 是能

4、夠和任何堿基配正確特殊堿基。SOLiD測序反應每一輪測序反應會連接第15位堿基，同時切除第68位堿基，同時統(tǒng)計下第12位堿基決定熒光顏色，常用的五種基因測序儀器的比較第7頁SOLID雙堿基編碼矩陣兩個堿基共同決定一個顏色，能夠極大提升測序準確率常用的五種基因測序儀器的比較第8頁五輪測序反應反應后，按照第0、1位，第1、2位. 次序把對應于模板序列顏色信息連起來，就得到由“0，1，2，3”組成SOLiD原始顏色序列。常用的五種基因測序儀器的比較第9頁2. ABI SOLID特征無以倫比通量 當前SOLiD 3系統(tǒng)單次運行能產(chǎn)生50 GB人基因組序列數(shù)據(jù)，相當于基因組17倍覆蓋度，這顯然是其它任一

5、臺新一代測序系統(tǒng)都無法到達準確性。 新超準確檢測模塊（ECC模塊）將提供高達99.99%準確性；多達98%可定位堿基質(zhì)量值高于45；更多標簽以提升靈敏度和動態(tài)范圍；高準確性原始讀序，支持無參考序列數(shù)據(jù)分析。 常用的五種基因測序儀器的比較第10頁三、測序儀之Illumina Genome Analyze Illumina GA測序原理制備DNA文庫橋式PCR產(chǎn)生DNA簇測序加入DNA聚合酶和帶有4種熒光標識dNTP。 每個循環(huán)摻入單個堿基。用激光掃描反應板表面，讀取所聚合上去核苷酸種類。之后，將這些基團化學切割，恢復3端粘性，繼續(xù)聚合第二個核苷酸。如此繼續(xù)下去，直到每條模板序列都完全被聚合為雙鏈

6、。這么，就能夠得知每個模板DNA片段序列。 常用的五種基因測序儀器的比較第11頁橋式PCR常用的五種基因測序儀器的比較第12頁2. Illumina GA特征1. 可擴展超高通量Genome Analyzer系統(tǒng)當前每次運行后可取得超出20 GB高品質(zhì)過濾數(shù)據(jù)。經(jīng)優(yōu)化后通量還有望上升到95 GB，相當于人類基因組30倍覆蓋度。2. 需要樣品量少Genome Analyzer系統(tǒng)需要樣品量低至100ng，能應用在很多樣品有限試驗（比如免疫沉淀、顯微切割等）中。3. 簡單、快速、自動化Genome Analyzer系統(tǒng)提供了最簡單和簡練工作流程。制備樣品文庫能夠在幾小時內(nèi)完成，一個星期內(nèi)就能得到高

7、準確度數(shù)據(jù)。自動化流程不降低了手工操作誤差和污染可能性，也不需要機器人操作或潔凈室。常用的五種基因測序儀器的比較第13頁四、測序儀之ROCH-454 454測序原理及流程文庫制備 乳液PCR擴增 焦磷酸測序 常用的五種基因測序儀器的比較第14頁乳液PCR擴增焦磷酸測序常用的五種基因測序儀器的比較第15頁2. ROCH-454優(yōu)勢454平臺突出優(yōu)勢是讀長。當前454系統(tǒng)序列讀長已超出400 bp。即使454平臺測序成本比其它平臺要高很多，不過對于那些需要長讀長應用，如從頭拼接和環(huán)境微生物組學，它仍是最理想選擇。 常用的五種基因測序儀器的比較第16頁五、測序儀之HeliScope HeliScop

8、e 測序原理將基因組DNA切割成隨機小片段DNA分子，而且在每個片段末端加上poly-A尾經(jīng)過poly-A尾和固定在芯片上poly-T雜交，將待測模板固定到芯片上，制成測序芯片最終借助聚合酶將熒光標識單核苷酸摻入到引物上。采集熒光信號，切除熒光標識基團，進行下一輪測序反應，如此重復，最終取得完整序列信息。常用的五種基因測序儀器的比較第17頁2. HeliScope 優(yōu)勢單分子測序降低了試劑使用，測序成本價格大大降低，使得人基因組測序低于1000美元慢慢走向可能。不需要擴增建立DNA庫，從而切斷數(shù)據(jù)結(jié)果中潛在錯誤起源 常用的五種基因測序儀器的比較第18頁五種測序儀器比較由上表能夠看出，第二代和第

9、三代測序儀因為消耗試劑少在測序費用上有了顯著降低，不過在讀長上3730 xl依然含有絕正確優(yōu)勢，不過伴隨技術(shù)完善，新一代測序儀依然擁有極大提升空間。常用的五種基因測序儀器的比較第19頁測序儀器所采取測序技術(shù)校錯方法高通量優(yōu)勢方面上市時間3730XL鳥槍Sanger測序法 毛細管電泳技術(shù)主要用于KBMB級別測序常規(guī)測序，高準確度ABI SOLiD微乳液PCR擴增連接酶法測序雙堿基編碼技術(shù)最高可達180 GB第二代測序儀中準確度最高1月SolexaGA橋式PCR技術(shù)合成測序法經(jīng)過質(zhì)量優(yōu)化將錯誤率降低到0.1%可取得超出20 GB高品質(zhì)數(shù)據(jù)檢測同聚物ROCH-454GS FLX大規(guī)模并行焦磷酸合成測序法每輪運行能取得4-6億個堿基對超長讀長400bpHeliScope大規(guī)模并行單分子焦磷酸合成測序法重新以反方向再次 測序當前測序讀長較短檢測堿基替換突變，費用低 2月常用的五種基因測序儀器的比較第20頁怎樣選擇適當測序儀 測序準確度和各自優(yōu)勢考慮：比如是善于發(fā)覺插入、缺失突變還是善于發(fā)覺堿基替換突變。 項目考量：比如重測序?qū)τ跍y序長度要求沒有從 頭測序要求高；對于需要依靠標簽計數(shù)測序項目，會更 加需要能將待測片段分割成盡可能多、盡可能小片段