Ion-Torrent基因測序儀-課件

SemiconductorSequencingforLife?IonTorrent離子半導體測序平臺為醫(yī)學與轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究帶來新的機遇SemiconductorSequencingforL新一代半導體高通量Ion測序平臺介紹Ion

torrent平臺在醫(yī)學及臨床診斷領域應用

1）腫瘤

2）婦嬰生育保健領域

3）HLA分型4）病院微生物領域IonTorrent部分用戶名單內(nèi)容新一代半導體高通量Ion測序平臺介紹內(nèi)容新一代半導體高通量Ion測序平臺介紹3新一代半導體高通量Ion測序平臺介紹3IonSemiconductorSequencing:

Scalability,Simplicity,Speed,BenchtopSequencingforAllPGM?forGenes.Proton?forGenomes.SequencingforAll.2011Q12012Q3Ion

PGMTM

SequencerIon

ProtonTM

SequencerIonSemiconductorSequencing:

Ion測序技術平臺

——FirstPostLight?sequencingtechnology

Founded2007byJonathanRothbergPioneerednextgenesequencingFounded454,CuraGen,RaindancePartofLifeTechnologieswithofficesinConnecticut,Massachusetts,andCaliforniaGlobalmanufacturingsitesAnnouncein2010AGBTLaunchedDecember2010Ion測序技術平臺

——FirstPostL快速完成檢測PGMChips:314Chip:1.2Mwells316Chip:6.1Mwells318Chip:11MwellsRothbergJ.M.etalNaturedoi:10.1038/nature10242SensorPlateSiliconSubstrateDrainSourceBulkdNTP?pH?Q?VSensingLayerH+4種dNTP依次流過Ion芯片DNA聚合反應產(chǎn)生的氫離子的直接檢測每個堿基的檢測只需要幾秒快速完成檢測PGMChips:RothbergJ.M.擴展性高

CMOS(互補金屬氧化物半導體)技術40年的摩爾定律簡單天然dNTP無激光光源非光學檢測無拍照系統(tǒng)非熒光檢測非酶級聯(lián)放大檢測速度快快速完成測序反應芯片就是測序儀擴展性高芯片就是測序儀IonPI?ChipIonPI?Chip用來完成外顯子組和轉(zhuǎn)錄組測序

IonPII?Chip完成全基因組測序165MwellsUpto10Gb60-80M

FilteredReads1-2Exomes1-4Transcriptomes660MwellsUpto20Xhumangenome240-320M

FilteredReads4-8Exomes4-16TranscriptomesIonPII?ChipThecontentprovidedhereinmayrelatetoproductsthathavenotbeenofficiallyreleasedandissubjecttochangewithoutnoticeIonPI?ChipIonPI?Chip用來完成外顯SmallGenomeTranscriptome100M1G10GSequenceOutputperRun100GExomeSmalltoLargeGenePanels10MUnprecedentedScalability

10,000-FoldFromIon314?toIonPIII?ChipIon316?Ion314Ion318?IonPII?Human

GenomeIonPI?IonPIII?From1.2MillionSensors…to1.2BillionSensorsThecontentprovidedhereinmayrelatetoproductsthathavenotbeenofficiallyreleasedandissubjecttochangewithoutnoticeSmallGenomeTranscriptome100M1Ion技術平臺在各研究領域應用10ppt課件Ion技術平臺在各研究領域應用10ppt課件Ion-Torrent基因測序儀--課件病源微生物領域：

細菌、病毒等denovo全基因組測序菌群宏基因組測序（16SrRNA）耐藥菌株篩選婦嬰生育保健領域：新生兒遺傳病篩查無創(chuàng)產(chǎn)前診斷胚胎移植前染色體/遺傳病檢測（試管嬰兒）線粒體DNA突變篩查腫瘤領域：早期診斷、個性化治療、預后監(jiān)督Ion測序平臺應用于臨床診斷及醫(yī)學研究HLA分型：器官移植、個性化藥物治療病源微生物領域：婦嬰生育保健領域：腫瘤領域：早期診斷、個性化1.IonAmpliseq技術應用于腫瘤診斷及個性化治療IonAmpliseq技術多重PCR靶向捕獲技術，在一個反應管內(nèi)可同時進行幾千重甚至上萬重PCR

起始DNA量最低僅需10ng，適合FFPE標本及其他微量標本適合降解樣本，采用150bp引物擴增設計Readsontarget效率高（96%以上），覆蓋均一性好+1.IonAmpliseq技術應用于腫瘤診斷及個性化治療ConstructLibraryPrepareTemplateRunSequenceAnalyzeDataIonAmpliseqPanels----固定或定制試劑盒DNA----基因突變篩查：

CancerHotspotPanelv2:50個腫瘤相關基因，207個擴增子

ComprehensiveCancerPanel:409個腫瘤相關基因，16000個擴增子

IonAmpliseqExome：全外顯子組CustomPanels：定制客戶感興趣的腫瘤基因

CommunityPanels：結(jié)腸癌/肺癌、乳腺癌/卵巢癌，白血病，心血管病等RNA----基因表達量篩查：RNACancerPanel：50個腫瘤相關基因RNAApoptosisPanel：267個凋亡相關基因

CustomRNAPanels：定制客戶感興趣的腫瘤基因ConstructLibraryPrepareTempl（1）腫瘤熱點突變試劑盒：IonAmpliSeq?CancerHotspotPanelv250個腫瘤基因，207擴增子，2855個熱點突變（COSMIC數(shù)據(jù)庫）,一天完成檢測（1）腫瘤熱點突變試劑盒：IonAmpliSeq?Can晚期直腸癌患者的石蠟切片樣本，在配套服務器上分析時間約10分鐘

PGM檢測到的突變，經(jīng)毛細管電泳測序驗證，結(jié)果一致黃色標注的是在COSMICDatabase里找到的和腫瘤相關的突變信息：KRAS：直腸癌常見突變，如果患者發(fā)生此突變一般需要進行放射性化療，單抗藥物治療效果不佳；

TP53：此突變預示該患者的預后效果會較差；APC：此高頻突變常出現(xiàn)在晚期癌癥患者，具有診斷意義。金域醫(yī)學檢驗中心利用CancerHotspotPanel進行腫瘤基因突變篩查晚期直腸癌患者的石蠟切片樣本，在配套服務器上分析時間約10（2）綜合腫瘤試劑盒：IonAmpliSeq?ComprehensiveCancerPanel*Preliminarygenelistavailable/communityDetectionofsomaticvariantsto~10%allelefrequencyUsewithIon318?Chip409個腫瘤基因,~16,000擴增子，一張318芯片檢測一個標本（2）綜合腫瘤試劑盒：IonAmpliSeq?Compr（3）針對客戶感興趣基因定制Ampliseq試劑盒：IonAmpliSeq?CustomPanels

適用于包括腫瘤等各種疾病研究及診斷Enteryourcustomtargetregionsupto1Mbatwithmajorityofdesignscompletedinaslittleas2.5hoursUpto6,144ampliconsperpool,withthespecificityanduniformityofPCRDNAtoannotatedvariantcallsinaslittleas10hours（3）針對客戶感興趣基因定制Ampliseq試劑盒：Ion（4）合作開發(fā)腫瘤試劑盒：IonAmpliSeq?CommunityPanels與頂尖的研究人員共同設計（4）合作開發(fā)腫瘤試劑盒：IonAmpliSeq?ComIonAmpliSeq?Exome~294,000primerpairsacross12primerpools>24,500-plexPCR!~2.4MPCRsperplateof8exomes!!TotalDNAinputaslowas50ngCovers>97%ofCCDS(Release12)>19,000codinggenes,>198,000codingexons,noUTRs,miRNAs,orncRNAs~85%ofhumandisease-causingvariantsfoundincodingregionsorsplicejunctions1Ampliconsizerange225-275bpAverageinsertsizeis~202bpIonAmpliSeq?ExomeKitsincludeIonPI?Chipsv2IonAmpliSeq?Exome~294,000pr二、Ion測序平臺在婦嬰生育保健領域中的應用育齡夫婦遺傳病攜帶信息篩查新生兒遺傳病篩查新生兒疑難雜癥研究線粒體DNA突變篩查

無創(chuàng)產(chǎn)前診斷染色體異倍性胚胎移植前染色體異倍性檢測胚胎移植前單基因遺傳病檢測

二、Ion測序平臺在婦嬰生育保健領域中的應用育齡夫婦遺傳病應用1----無創(chuàng)產(chǎn)前診斷無創(chuàng)產(chǎn)前診斷—檢測母親血漿游離胎兒DNA

應用1----無創(chuàng)產(chǎn)前診斷無創(chuàng)產(chǎn)前診斷—檢測母親血漿游華大基因37臺Proton，愛建生物32臺Proton華大基因37臺Proton，愛建生物32臺Proton無創(chuàng)產(chǎn)前診斷實驗流程無創(chuàng)產(chǎn)前診斷實驗流程華大利用PGM測序平臺進行無創(chuàng)產(chǎn)篩發(fā)表的SCI論文正常T13T18T2113例血漿標本：4例正常、6例T21、2例T18、1例T13

每張318芯片檢測一個標本，24小時完成實驗

染色體異倍體檢測準確性100%ProtonI可同時檢測16個標本華大利用PGM測序平臺進行無創(chuàng)產(chǎn)篩發(fā)表的SCI論文正常T13Trisomy13Trisomy18試管嬰兒胚胎植入前單細胞檢測染色體多倍性單細胞擴增基因組DNA，利用PGM測序平臺檢測染色體多倍性只需要約0.5Mreads即可分析染色體多倍性316芯片可同時檢測6-8個樣本，318芯片可同時檢測12-15個標本1-2天可出檢測報告應用2----胚胎移植前染色體多倍性檢測Trisomy13試管嬰兒胚胎植入前單細胞檢測染色體多倍性應用3----胚胎移植前單基因遺傳病檢測Evaluationoftargetednext-generationsequencing–basedpreimplantationgeneticdiagnosisof

monogenicdisease.FertilityandSterility.2012本文中作者對PGM平臺用于PGD單基因病檢測進行評估

選了6對有遺傳病的夫婦，其后代得病風險高

樣本為體外受精后囊胚的滋養(yǎng)外胚層細胞

針對遺傳病相關的突變位點及indels，分別用PGM測序法及傳統(tǒng)的qPCR法進行檢測，結(jié)果100%一致

使用PGM平臺進行PGD單基因病檢測，準確性高、速度快、成本低應用3----胚胎移植前單基因遺傳病檢測Evaluatio檢測方法----IonAmpliSeq?技術：靶向捕獲遺傳病相關基因進行測序+應用4----育齡夫婦遺傳病攜帶信息篩查ConstructLibraryPrepareTemplateRunSequenceAnalyzeData多重PCR靶向捕獲技術，最多在一個反應管內(nèi)可同時進行6144重PCR

起始DNA量僅需10ng，適合各種微量標本Readsontarget效率高，覆蓋均一性好（相比探針雜交靶向捕獲技術）中國患有遺傳疾病的人群達幾千萬，攜帶遺傳病相關基因的人數(shù)就更多。這些基因很可能遺傳給下一代，因此非常有必要對育齡夫婦進行遺傳病相關基因檢測！檢測方法----IonAmpliSeq?技術：靶向捕獲IonAmpliSeq?遺傳病檢測試劑盒

328個基因,10,000擴增子,>700種遺傳病

（OMIM數(shù)據(jù)庫）,一天內(nèi)完成檢測IonAmpliSeq?遺傳病檢測試劑盒

328個基因利用IonAmpliSeq?技術靶向捕獲新生兒遺傳病相關基因

使患病的新生兒得以早期診斷、早期治療應用5----新生兒遺傳病篩查苯丙酮尿癥、先天性耳聾相關基因利用IonAmpliSeq?技術靶向捕獲新生兒遺傳病相關紐約州衛(wèi)生署利用PGM測序平臺進行新生兒篩查發(fā)表的SCI論文

研發(fā)出一套CASM方法，可以從新生兒干血斑中提取基因組DNA

通過PCR靶向獲取遺傳病相關基因：GALC（Krabbe癥，腦白質(zhì)營養(yǎng)不良癥）PAH（苯丙酮尿癥）GALT（半乳糖血癥）ACADM（中鏈脂肪酸去氫酵素缺乏癥）ACADVL（極長鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥）

利用IonPGM測序儀及一代Sanger法測序儀對5個遺傳病基因進行檢測，結(jié)果一致性>99%紐約州衛(wèi)生署利用PGM測序平臺進行新生兒篩查發(fā)表的SCI論文(6)利用全外顯子組測序技術研究疑難雜癥

美國一位叫HarrisonHarkins的嬰兒，出生9個月之后出現(xiàn)了奇特的癥狀：

獨特的面部特征、身體偏小、進食困難、發(fā)育停滯、智力缺陷等。

貝勒醫(yī)學院的科學家對這種未知的罕見疾病利用全外顯子組測序的方法，找到了一個功能未知基因ASXL3發(fā)生了突變，并且嬰兒的雙親都沒有這種突變。

為了進一步證實突變與疾病的相關性，科學家們在全球找到了3名類似癥狀的小孩，都有這種突變。

利用ASXL3突變信息可以用于診斷新生兒剛出生時是否患有這種罕見疾病，盡早采取治療措施。

全外顯子組測序技術非常適合于尋找疑難雜癥的分子病因。(6)利用全外顯子組測序技術研究疑難雜癥美國一位叫HarMitochondrialgenesofdeafness：A1555GDeepsequenceforheteroplasmydetection

(>1000xcoverageonIon314)Abilitytodo16samplesperrunwithbarcodingAccuratevariantcalling,especiallyinhypervariableregionsofmitochondriaHumanMitochondrialSequencingMutationdetectedonposition15450Prof/.StefanSchusterPenn.StateUniversityRapidresequencingofmitochondrialgenomesfordiseaseresearch,biodiversityassessmentMitochondrialgenesofdeafnes線粒體疾病----13個編碼多肽的基因編碼產(chǎn)物基因分析基因變異對應的常見線粒體病種類NADHdehydrogenase(complexI)MT-ND1Leber遺傳性視神經(jīng)病MT-ND2心肌線粒體病，Leber遺傳性視神經(jīng)病MT-ND3進肌陣攣，癲癇，視神經(jīng)萎縮MT-ND4Leber遺傳性視神經(jīng)病，線粒體肌病，Leber遺傳性視神經(jīng)病，張力障礙MT-ND4LLeber遺傳性視神經(jīng)病MT-ND5Leigh綜合征，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥MT-ND6Leber遺傳性視神經(jīng)病，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥，糖尿病，肌張力障礙coenzymeQ-cytochromecreductase/Cytochromeb(complexIII)MT-Cytb慢性游走性紅斑，Leber遺傳性視神經(jīng)病，線粒體肌病，心肌線粒體病，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥，帕金森病cytochromecoxidase(complexIV)MT-COX1肌紅蛋白尿運動神經(jīng)元疾病，鐵粒幼細胞貧血MT-COX2線粒體肌病，線粒體多系統(tǒng)疾病，線粒體腦肌病MT-COX3Leigh綜合征，慢性游走性紅斑，骨骼肌溶解癥ATPsynthaseMT-ATP6共濟失調(diào)并發(fā)色素性視網(wǎng)膜炎，母系遺傳Leigh綜合征，家族性雙側(cè)紋狀體壞死MT-ATP8共濟失調(diào)并發(fā)色素性視網(wǎng)膜炎，母系遺傳Leigh綜合征，家族性雙側(cè)紋狀體壞死

線粒體疾病----13個編碼多肽的基因編碼產(chǎn)物基因分析基因變線粒體疾病----22個編碼tRNA的基因AlanineMT-TA進行性眼外肌麻痹ArginineMT-TRAsparagineMT-TN線粒體肌病，進行性眼外肌麻痹AsparticacidMT-TD心肌線粒體病，肌陣攣CysteineMT-TC慢性游走性紅斑GlutamicacidMT-TE心肌線粒體病，慢性游走性紅斑GlutamineMT-TQ線粒體肌病，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥GlycineMT-TG心肌線粒體，嬰兒猝死綜合征，慢性游走性紅斑HistidineMT-THIsoleucineMT-TI線粒體肌病，心肌線粒體病，進行性眼外肌麻痹LeucineMT-TL1慢性進行性眼外肌麻痹，Leer遺傳性視神經(jīng)病，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥，線粒體肌病，心肌線粒體病，糖尿病和線粒體耳聾MT-TL2心肌線粒體病，慢性游走性紅斑，慢性進行性眼外肌麻痹，線粒體肌病，鐵粒幼紅細胞性貧血LysineMT-TK心肌線粒體病，慢性進行性眼外肌麻痹，肌陣攣性癲癇發(fā)作伴破碎紅纖維，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥，線粒體耳聾MethionineMT-TM線粒體肌病，淋巴瘤PhenylalanineMT-TF線粒體腦肌病、乳酸中毒以及卒中樣發(fā)作，骨骼肌溶解癥ProlineMT-TP線粒體肌病，進行性眼外肌麻痹SerineMT-TS1掌跖角化癥，線粒體耳聾，肌陣攣性癲癇發(fā)作伴破碎紅纖維-線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥MT-TS2糖尿病和線粒體耳聾ThreonineMT-TT心肌線粒體病，慢性游走性紅斑TryptophanMT-TWLeigh綜合征，共濟失調(diào)舞蹈病，線粒體肌病TyrosineMT-TY慢性進行性眼外肌麻痹ValineMT-TVLeigh綜合征，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥，線粒體多系統(tǒng)疾病12SribosomalRNAMT-RNR1帕金森病，氨基糖甙類抗生素致聾16SribosomalRNAMT-RNR2心肌線粒體病線粒體疾病----22個編碼tRNA的基因AlanineM8long-rangePCR:enhancer-promoterto3’UTRRoche454Junior平臺：10個標本，每次運行檢測一個標本，成本約$1500persample。每個標本平均100Kreads，41Mb堿基，14.5Mb有效匹配堿基，387.9X測序深度IonTorrent平臺：一張316芯片同時檢測4個標本，成本約$70perlocuspersample。每個標本平均650Kreads，130Mb堿基，45Mb有效匹配堿基。所以一張316芯片可同時檢測更多的標本，成本更低。若用318芯片，可同時檢測32個標本，成本可低于$17perlocuspersample。三、Ion測序技術應用于HLA分型8long-rangePCR:enhancer-pro微生物全基因組denovo測序菌群宏基因組測序（16SrRNA）病毒分型耐藥菌株篩選四、Ion測序技術在微生物領域的應用微生物全基因組denovo測序四、Ion測序技術在微生物領病源微生物領域1----細菌全基因組測序大腸桿菌：德國毒黃瓜炭疽桿菌葡萄球菌：韓國豆瓣醬腦膜炎雙球菌阿爾萊特葡萄球菌,來源于心血管病人葡萄球菌：引起自體瓣膜心內(nèi)膜炎病源微生物領域1----細菌全基因組測序大腸桿菌：德國毒黃PGM初登場，3天破譯腸道致病菌第一天5月30日文庫制備0104:H4和HUSC41樣品（對照）菌株文庫制備第二天5月31日完成第一輪測序0104:H4擴增和測序，2×2測序（Ion314芯片）第三天6月1日完成第二輪測序0104:H4測序，3×2測序（Ion314芯片）第四天6月2日序列拼接，提交數(shù)據(jù)基因組數(shù)據(jù)確認，拼接，并從NCBI提交和發(fā)布第五天6月3日設計檢測方法，檢測試劑盒發(fā)布TaqMan實時熒光定量檢測試劑盒“作為一個公共衛(wèi)生官員，就我個人的觀點，IonPGM最大的優(yōu)點是快速，而快速是此刻所需要的。”----Prof.Dr.MedDagHarmen明斯特大學醫(yī)院“IonPGM使用了最短的時間生成基因組數(shù)據(jù)?！?---JunQin華大基因LifeTechnologies公司提供整體解決方案：5天之內(nèi)完成從菌株鑒定到檢測試劑盒研發(fā)德國明斯特大學和中國華大基因兩家機構(gòu)，同時選擇了IonPGM,以最短的時間，于3天之內(nèi)破譯致病菌

2011年5月至6月，德國暴發(fā)了由產(chǎn)志賀毒素大腸桿O104:H4引發(fā)的疫情，3,000多人受到感染，最終導致40多人死亡.最新一代半導體測序平臺IonPGM,最快速的測序平臺，僅2小時內(nèi)就完成全基因組測序，3天之內(nèi)鑒定其為一種新的耐藥性的混合型菌株.PGM初登場，3天破譯腸道致病菌第一天BluetongueVirusInfluenzaVirusBacteriophage病源微生物領域2----病毒、噬菌體全基因組測序BluetongueVirusInfluenzaViru病源微生物領域3----細菌宏基因組測序（16SrRNA）牙周炎囊性纖維化器官移植細菌感染厭氧池水質(zhì)病源微生物領域3----細菌宏基因組測序（16SrRNA病源微生物領域4----病毒分型腺病毒流感病毒病源微生物領域4----病毒分型腺病毒流感病毒病源微生物領域5----篩查耐藥性菌株金黃色葡萄球菌結(jié)核桿菌沙門氏菌病源微生物領域5----篩查耐藥性菌株金黃色葡萄球菌結(jié)核桿AllproductsmentionedinthispresentationareForResearchUseOnly.

Notforuseindiagnosticprocedures.?2013LifeTechnologiesCorporation.Allrightsreserved.ThetrademarksmentionedhereinarethepropertyofLifeTechnologiesCorporationand/oritsaffiliate(s)ortheirrespectiveowners.AllproductsmentionedinthisSemiconductorSequencingforLife?IonTorrent離子半導體測序平臺為醫(yī)學與轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究帶來新的機遇SemiconductorSequencingforL新一代半導體高通量Ion測序平臺介紹Ion

torrent平臺在醫(yī)學及臨床診斷領域應用

1）腫瘤

2）婦嬰生育保健領域

3）HLA分型4）病院微生物領域IonTorrent部分用戶名單內(nèi)容新一代半導體高通量Ion測序平臺介紹內(nèi)容新一代半導體高通量Ion測序平臺介紹47新一代半導體高通量Ion測序平臺介紹3IonSemiconductorSequencing:

Scalability,Simplicity,Speed,BenchtopSequencingforAllPGM?forGenes.Proton?forGenomes.SequencingforAll.2011Q12012Q3Ion

PGMTM

SequencerIon

ProtonTM

SequencerIonSemiconductorSequencing:

Ion測序技術平臺

——FirstPostLight?sequencingtechnology

Founded2007byJonathanRothbergPioneerednextgenesequencingFounded454,CuraGen,RaindancePartofLifeTechnologieswithofficesinConnecticut,Massachusetts,andCaliforniaGlobalmanufacturingsitesAnnouncein2010AGBTLaunchedDecember2010Ion測序技術平臺

——FirstPostL快速完成檢測PGMChips:314Chip:1.2Mwells316Chip:6.1Mwells318Chip:11MwellsRothbergJ.M.etalNaturedoi:10.1038/nature10242SensorPlateSiliconSubstrateDrainSourceBulkdNTP?pH?Q?VSensingLayerH+4種dNTP依次流過Ion芯片DNA聚合反應產(chǎn)生的氫離子的直接檢測每個堿基的檢測只需要幾秒快速完成檢測PGMChips:RothbergJ.M.擴展性高

CMOS(互補金屬氧化物半導體)技術40年的摩爾定律簡單天然dNTP無激光光源非光學檢測無拍照系統(tǒng)非熒光檢測非酶級聯(lián)放大檢測速度快快速完成測序反應芯片就是測序儀擴展性高芯片就是測序儀IonPI?ChipIonPI?Chip用來完成外顯子組和轉(zhuǎn)錄組測序

IonPII?Chip完成全基因組測序165MwellsUpto10Gb60-80M

FilteredReads1-2Exomes1-4Transcriptomes660MwellsUpto20Xhumangenome240-320M

FilteredReads4-8Exomes4-16TranscriptomesIonPII?ChipThecontentprovidedhereinmayrelatetoproductsthathavenotbeenofficiallyreleasedandissubjecttochangewithoutnoticeIonPI?ChipIonPI?Chip用來完成外顯SmallGenomeTranscriptome100M1G10GSequenceOutputperRun100GExomeSmalltoLargeGenePanels10MUnprecedentedScalability

10,000-FoldFromIon314?toIonPIII?ChipIon316?Ion314Ion318?IonPII?Human

GenomeIonPI?IonPIII?From1.2MillionSensors…to1.2BillionSensorsThecontentprovidedhereinmayrelatetoproductsthathavenotbeenofficiallyreleasedandissubjecttochangewithoutnoticeSmallGenomeTranscriptome100M1Ion技術平臺在各研究領域應用54ppt課件Ion技術平臺在各研究領域應用10ppt課件Ion-Torrent基因測序儀--課件病源微生物領域：

細菌、病毒等denovo全基因組測序菌群宏基因組測序（16SrRNA）耐藥菌株篩選婦嬰生育保健領域：新生兒遺傳病篩查無創(chuàng)產(chǎn)前診斷胚胎移植前染色體/遺傳病檢測（試管嬰兒）線粒體DNA突變篩查腫瘤領域：早期診斷、個性化治療、預后監(jiān)督Ion測序平臺應用于臨床診斷及醫(yī)學研究HLA分型：器官移植、個性化藥物治療病源微生物領域：婦嬰生育保健領域：腫瘤領域：早期診斷、個性化1.IonAmpliseq技術應用于腫瘤診斷及個性化治療IonAmpliseq技術多重PCR靶向捕獲技術，在一個反應管內(nèi)可同時進行幾千重甚至上萬重PCR

起始DNA量最低僅需10ng，適合FFPE標本及其他微量標本適合降解樣本，采用150bp引物擴增設計Readsontarget效率高（96%以上），覆蓋均一性好+1.IonAmpliseq技術應用于腫瘤診斷及個性化治療ConstructLibraryPrepareTemplateRunSequenceAnalyzeDataIonAmpliseqPanels----固定或定制試劑盒DNA----基因突變篩查：

CancerHotspotPanelv2:50個腫瘤相關基因，207個擴增子

ComprehensiveCancerPanel:409個腫瘤相關基因，16000個擴增子

IonAmpliseqExome：全外顯子組CustomPanels：定制客戶感興趣的腫瘤基因

CommunityPanels：結(jié)腸癌/肺癌、乳腺癌/卵巢癌，白血病，心血管病等RNA----基因表達量篩查：RNACancerPanel：50個腫瘤相關基因RNAApoptosisPanel：267個凋亡相關基因

CustomRNAPanels：定制客戶感興趣的腫瘤基因ConstructLibraryPrepareTempl（1）腫瘤熱點突變試劑盒：IonAmpliSeq?CancerHotspotPanelv250個腫瘤基因，207擴增子，2855個熱點突變（COSMIC數(shù)據(jù)庫）,一天完成檢測（1）腫瘤熱點突變試劑盒：IonAmpliSeq?Can晚期直腸癌患者的石蠟切片樣本，在配套服務器上分析時間約10分鐘

PGM檢測到的突變，經(jīng)毛細管電泳測序驗證，結(jié)果一致黃色標注的是在COSMICDatabase里找到的和腫瘤相關的突變信息：KRAS：直腸癌常見突變，如果患者發(fā)生此突變一般需要進行放射性化療，單抗藥物治療效果不佳；

TP53：此突變預示該患者的預后效果會較差；APC：此高頻突變常出現(xiàn)在晚期癌癥患者，具有診斷意義。金域醫(yī)學檢驗中心利用CancerHotspotPanel進行腫瘤基因突變篩查晚期直腸癌患者的石蠟切片樣本，在配套服務器上分析時間約10（2）綜合腫瘤試劑盒：IonAmpliSeq?ComprehensiveCancerPanel*Preliminarygenelistavailable/communityDetectionofsomaticvariantsto~10%allelefrequencyUsewithIon318?Chip409個腫瘤基因,~16,000擴增子，一張318芯片檢測一個標本（2）綜合腫瘤試劑盒：IonAmpliSeq?Compr（3）針對客戶感興趣基因定制Ampliseq試劑盒：IonAmpliSeq?CustomPanels

適用于包括腫瘤等各種疾病研究及診斷Enteryourcustomtargetregionsupto1Mbatwithmajorityofdesignscompletedinaslittleas2.5hoursUpto6,144ampliconsperpool,withthespecificityanduniformityofPCRDNAtoannotatedvariantcallsinaslittleas10hours（3）針對客戶感興趣基因定制Ampliseq試劑盒：Ion（4）合作開發(fā)腫瘤試劑盒：IonAmpliSeq?CommunityPanels與頂尖的研究人員共同設計（4）合作開發(fā)腫瘤試劑盒：IonAmpliSeq?ComIonAmpliSeq?Exome~294,000primerpairsacross12primerpools>24,500-plexPCR!~2.4MPCRsperplateof8exomes!!TotalDNAinputaslowas50ngCovers>97%ofCCDS(Release12)>19,000codinggenes,>198,000codingexons,noUTRs,miRNAs,orncRNAs~85%ofhumandisease-causingvariantsfoundincodingregionsorsplicejunctions1Ampliconsizerange225-275bpAverageinsertsizeis~202bpIonAmpliSeq?ExomeKitsincludeIonPI?Chipsv2IonAmpliSeq?Exome~294,000pr二、Ion測序平臺在婦嬰生育保健領域中的應用育齡夫婦遺傳病攜帶信息篩查新生兒遺傳病篩查新生兒疑難雜癥研究線粒體DNA突變篩查

無創(chuàng)產(chǎn)前診斷染色體異倍性胚胎移植前染色體異倍性檢測胚胎移植前單基因遺傳病檢測

二、Ion測序平臺在婦嬰生育保健領域中的應用育齡夫婦遺傳病應用1----無創(chuàng)產(chǎn)前診斷無創(chuàng)產(chǎn)前診斷—檢測母親血漿游離胎兒DNA

應用1----無創(chuàng)產(chǎn)前診斷無創(chuàng)產(chǎn)前診斷—檢測母親血漿游華大基因37臺Proton，愛建生物32臺Proton華大基因37臺Proton，愛建生物32臺Proton無創(chuàng)產(chǎn)前診斷實驗流程無創(chuàng)產(chǎn)前診斷實驗流程華大利用PGM測序平臺進行無創(chuàng)產(chǎn)篩發(fā)表的SCI論文正常T13T18T2113例血漿標本：4例正常、6例T21、2例T18、1例T13

每張318芯片檢測一個標本，24小時完成實驗

染色體異倍體檢測準確性100%ProtonI可同時檢測16個標本華大利用PGM測序平臺進行無創(chuàng)產(chǎn)篩發(fā)表的SCI論文正常T13Trisomy13Trisomy18試管嬰兒胚胎植入前單細胞檢測染色體多倍性單細胞擴增基因組DNA，利用PGM測序平臺檢測染色體多倍性只需要約0.5Mreads即可分析染色體多倍性316芯片可同時檢測6-8個樣本，318芯片可同時檢測12-15個標本1-2天可出檢測報告應用2----胚胎移植前染色體多倍性檢測Trisomy13試管嬰兒胚胎植入前單細胞檢測染色體多倍性應用3----胚胎移植前單基因遺傳病檢測Evaluationoftargetednext-generationsequencing–basedpreimplantationgeneticdiagnosisof

monogenicdisease.FertilityandSterility.2012本文中作者對PGM平臺用于PGD單基因病檢測進行評估

選了6對有遺傳病的夫婦，其后代得病風險高

樣本為體外受精后囊胚的滋養(yǎng)外胚層細胞

針對遺傳病相關的突變位點及indels，分別用PGM測序法及傳統(tǒng)的qPCR法進行檢測，結(jié)果100%一致

使用PGM平臺進行PGD單基因病檢測，準確性高、速度快、成本低應用3----胚胎移植前單基因遺傳病檢測Evaluatio檢測方法----IonAmpliSeq?技術：靶向捕獲遺傳病相關基因進行測序+應用4----育齡夫婦遺傳病攜帶信息篩查ConstructLibraryPrepareTemplateRunSequenceAnalyzeData多重PCR靶向捕獲技術，最多在一個反應管內(nèi)可同時進行6144重PCR

起始DNA量僅需10ng，適合各種微量標本Readsontarget效率高，覆蓋均一性好（相比探針雜交靶向捕獲技術）中國患有遺傳疾病的人群達幾千萬，攜帶遺傳病相關基因的人數(shù)就更多。這些基因很可能遺傳給下一代，因此非常有必要對育齡夫婦進行遺傳病相關基因檢測！檢測方法----IonAmpliSeq?技術：靶向捕獲IonAmpliSeq?遺傳病檢測試劑盒

328個基因,10,000擴增子,>700種遺傳病

（OMIM數(shù)據(jù)庫）,一天內(nèi)完成檢測IonAmpliSeq?遺傳病檢測試劑盒

328個基因利用IonAmpliSeq?技術靶向捕獲新生兒遺傳病相關基因

使患病的新生兒得以早期診斷、早期治療應用5----新生兒遺傳病篩查苯丙酮尿癥、先天性耳聾相關基因利用IonAmpliSeq?技術靶向捕獲新生兒遺傳病相關紐約州衛(wèi)生署利用PGM測序平臺進行新生兒篩查發(fā)表的SCI論文

研發(fā)出一套CASM方法，可以從新生兒干血斑中提取基因組DNA

通過PCR靶向獲取遺傳病相關基因：GALC（Krabbe癥，腦白質(zhì)營養(yǎng)不良癥）PAH（苯丙酮尿癥）GALT（半乳糖血癥）ACADM（中鏈脂肪酸去氫酵素缺乏癥）ACADVL（極長鏈?；o酶A脫氫酶缺乏癥）

利用IonPGM測序儀及一代Sanger法測序儀對5個遺傳病基因進行檢測，結(jié)果一致性>99%紐約州衛(wèi)生署利用PGM測序平臺進行新生兒篩查發(fā)表的SCI論文(6)利用全外顯子組測序技術研究疑難雜癥

美國一位叫HarrisonHarkins的嬰兒，出生9個月之后出現(xiàn)了奇特的癥狀：

獨特的面部特征、身體偏小、進食困難、發(fā)育停滯、智力缺陷等。

貝勒醫(yī)學院的科學家對這種未知的罕見疾病利用全外顯子組測序的方法，找到了一個功能未知基因ASXL3發(fā)生了突變，并且嬰兒的雙親都沒有這種突變。

為了進一步證實突變與疾病的相關性，科學家們在全球找到了3名類似癥狀的小孩，都有這種突變。

利用ASXL3突變信息可以用于診斷新生兒剛出生時是否患有這種罕見疾病，盡早采取治療措施。

全外顯子組測序技術非常適合于尋找疑難雜癥的分子病因。(6)利用全外顯子組測序技術研究疑難雜癥美國一位叫HarMitochondrialgenesofdeafness：A1555GDeepsequenceforheteroplasmydetection

(>1000xcoverageonIon314)Abilitytodo16samplesperrunwithbarcodingAccuratevariantcalling,especiallyinhypervariableregionsofmitochondriaHumanMitochondrialSequencingMutationdetectedonposition15450Prof/.StefanSchusterPenn.StateUniversityRapidresequencingofmitochondrialgenomesfordiseaseresearch,biodiversityassessmentMitochondrialgenesofdeafnes線粒體疾病----13個編碼多肽的基因編碼產(chǎn)物基因分析基因變異對應的常見線粒體病種類NADHdehydrogenase(complexI)MT-ND1Leber遺傳性視神經(jīng)病MT-ND2心肌線粒體病，Leber遺傳性視神經(jīng)病MT-ND3進肌陣攣，癲癇，視神經(jīng)萎縮MT-ND4Leber遺傳性視神經(jīng)病，線粒體肌病，Leber遺傳性視神經(jīng)病，張力障礙MT-ND4LLeber遺傳性視神經(jīng)病MT-ND5Leigh綜合征，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥MT-ND6Leber遺傳性視神經(jīng)病，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥，糖尿病，肌張力障礙coenzymeQ-cytochromecreductase/Cytochromeb(complexIII)MT-Cytb慢性游走性紅斑，Leber遺傳性視神經(jīng)病，線粒體肌病，心肌線粒體病，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥，帕金森病cytochromecoxidase(complexIV)MT-COX1肌紅蛋白尿運動神經(jīng)元疾病，鐵粒幼細胞貧血MT-COX2線粒體肌病，線粒體多系統(tǒng)疾病，線粒體腦肌病MT-COX3Leigh綜合征，慢性游走性紅斑，骨骼肌溶解癥ATPsynthaseMT-ATP6共濟失調(diào)并發(fā)色素性視網(wǎng)膜炎，母系遺傳Leigh綜合征，家族性雙側(cè)紋狀體壞死MT-ATP8共濟失調(diào)并發(fā)色素性視網(wǎng)膜炎，母系遺傳Leigh綜合征，家族性雙側(cè)紋狀體壞死

線粒體疾病----13個編碼多肽的基因編碼產(chǎn)物基因分析基因變線粒體疾病----22個編碼tRNA的基因AlanineMT-TA進行性眼外肌麻痹ArginineMT-TRAsparagineMT-TN線粒體肌病，進行性眼外肌麻痹AsparticacidMT-TD心肌線粒體病，肌陣攣CysteineMT-TC慢性游走性紅斑GlutamicacidMT-TE心肌線粒體病，慢性游走性紅斑GlutamineMT-TQ線粒體肌病，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥GlycineMT-TG心肌線粒體，嬰兒猝死綜合征，慢性游走性紅斑HistidineMT-THIsoleucineMT-TI線粒體肌病，心肌線粒體病，進行性眼外肌麻痹LeucineMT-TL1慢性進行性眼外肌麻痹，Leer遺傳性視神經(jīng)病，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥，線粒體肌病，心肌線粒體病，糖尿病和線粒體耳聾MT-TL2心肌線粒體病，慢性游走性紅斑，慢性進行性眼外肌麻痹，線粒體肌病，鐵粒幼紅細胞性貧血LysineMT-TK心肌線粒體病，慢性進行性眼外肌麻痹，肌陣攣性癲癇發(fā)作伴破碎紅纖維，線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥，線粒體耳聾MethionineMT-TM線粒體肌病，淋巴瘤PhenylalanineMT-TF線粒體腦肌病、乳酸中毒以及卒中樣發(fā)作，骨骼肌溶解癥ProlineMT-TP線粒體肌病，進行性眼外肌麻痹SerineMT-TS1掌跖角化癥，線粒體耳聾，肌陣攣性癲癇發(fā)作伴破碎紅纖維-線粒體腦肌病伴乳酸中毒及中風樣發(fā)作綜合癥MT-TS2糖尿病和線粒體耳聾ThreonineMT-TT心肌線粒體病，慢性游走性紅斑TryptophanMT-TWLeigh綜合征，共濟失調(diào)舞蹈病，線粒體肌病Ty