高通量測(cè)序原理

利用onetouch生成油包水微滴〔微球？〕和PCR反響，利用RainDropDigitalPCR的sense檢測(cè)〔CCD〕〔454,SOLID,HISEQ,PACBIO,流式細(xì)胞儀，顯微鏡，單分子的光信號(hào))454直到2005年，454推出了FLX焦磷酸測(cè)序平臺(tái)美吉生物擁有羅氏454公司開(kāi)發(fā)的第二代DNA高通量測(cè)序儀GenomeSequencerFLX+〔GSFLX+〕。GSFLX+的命名正是來(lái)源于其在多領(lǐng)域的靈活〔flexible〕應(yīng)用。該系統(tǒng)性能的提升和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，對(duì)大規(guī)模基因序列研究的相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用。試劑：GSFLXTitaniumsequencingKitXL+產(chǎn)量：100萬(wàn)序列∕Run讀長(zhǎng)：最高可達(dá)1000bp測(cè)序通量每次實(shí)驗(yàn)可以產(chǎn)生400～800Mb數(shù)據(jù)運(yùn)行時(shí)間每次實(shí)驗(yàn)只需23h序列讀長(zhǎng)單條序列的平均讀長(zhǎng)在600bp以上序列質(zhì)量單堿基準(zhǔn)確率為99%序列產(chǎn)量平均每次實(shí)驗(yàn)可以產(chǎn)生100萬(wàn)條的序列應(yīng)用：基因組denovo測(cè)序、轉(zhuǎn)錄組denovo測(cè)序、宏基因組測(cè)序、重測(cè)序Illumina1999年，Illumina只是一家擁有25人的初創(chuàng)公司，主要銷(xiāo)售微陣列芯片(microarraychip)，這種芯片可用來(lái)檢測(cè)基因組上特定部位的重要變化。2007年，Illumina宣布以6億美元收購(gòu)基因測(cè)序公司Solexa，從而進(jìn)軍基因測(cè)序市場(chǎng)。Solexa的基因測(cè)試技術(shù)較競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手快百倍，且價(jià)格低廉。2013年收購(gòu)了無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前診斷公司VerinataHealth。自2005年以來(lái)，Illumina在并購(gòu)領(lǐng)域的投資已超過(guò)12億美元。2014年1月，Illumina發(fā)布了新款高端基因測(cè)序儀，可以準(zhǔn)確測(cè)出全基因組序列，而本錢(qián)還不到1000美元。[2]

高通量運(yùn)行模式*快速運(yùn)行模式*讀長(zhǎng)雙流動(dòng)槽（僅適用于HiSeq2500）單流動(dòng)槽（HiSeq1500或2500）雙流動(dòng)槽運(yùn)行時(shí)間雙流動(dòng)槽（僅適用于HiSeq2500）單流動(dòng)槽（HiSeq1500或2500）雙流動(dòng)槽運(yùn)行時(shí)間1×3695-105Gb47-52Gb2天18-22Gb9-11Gb7小時(shí)2×50270-300Gb135-150Gb5.5天50-60Gb25-30Gb16小時(shí)2×100540-600Gb270-300Gb11天100-120Gb50-60Gb27小時(shí)2×150N/AN/AN/A150-180Gb75-90Gb40小時(shí)通過(guò)過(guò)濾的讀取最多30億個(gè)單端讀取或60億個(gè)末端配對(duì)讀取最多15億個(gè)單端讀取或30億個(gè)末端配對(duì)讀取

最多6億個(gè)單端讀取或12億個(gè)末端配對(duì)讀取最多3億個(gè)單端讀取或6億個(gè)末端配對(duì)讀取

質(zhì)量在2x50時(shí)，≥85%的堿基高于Q30在2x100時(shí)，≥80%的堿基高于Q30在2x50時(shí)，≥85%的堿基高于Q30在2x100時(shí)，≥80%的堿基高于Q30在2x150時(shí)，≥75%的堿基高于Q30應(yīng)用：基因組denovo測(cè)序、基因組重測(cè)序、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、小RNA測(cè)序、ChIP-Seq測(cè)序、甲基化測(cè)序平臺(tái)概況

HiSeq2500：強(qiáng)大的測(cè)序儀如今更快更靈活[新品推薦]

HiSeq2000系統(tǒng)絕對(duì)是當(dāng)前最廣泛采用的新一代測(cè)序主流平臺(tái)。HiSeq1500/2500系統(tǒng)是這個(gè)平臺(tái)中的最新成員。相同的核心結(jié)構(gòu)，整合最新進(jìn)展如內(nèi)置簇生成和快速運(yùn)行模式，可實(shí)現(xiàn)最快的無(wú)人值守流程：能夠在大約24小時(shí)內(nèi)完成整個(gè)基因組的測(cè)序，即“一天一個(gè)基因組”。今年初，Illumina公司宣布推出HiSeq2500測(cè)序系統(tǒng)，能夠讓研究人員和臨床醫(yī)生能夠在大約24小時(shí)內(nèi)完成整個(gè)基因組的測(cè)序，即“一天一個(gè)基因組”。這款儀器的出現(xiàn)，讓科學(xué)界興奮不已。經(jīng)過(guò)大半年的等待，HiSeq2500終于面世。同時(shí)上市的還有HiSeq1500系統(tǒng)。生物通ebiotradeHiSeq1500/2500系統(tǒng)是世界上最廣泛采用的新一代測(cè)序平臺(tái)中的最新成員。HiSeq1500/2500系統(tǒng)具有與革命性的HiSeq2000系統(tǒng)相同的核心結(jié)構(gòu)，并整合最新進(jìn)展，如內(nèi)置簇生成和快速運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了最快的無(wú)人值守流程。前所未有的靈活性生物通ebiotradeHiSeq2500系統(tǒng)是Illumina第一臺(tái)特有兩種運(yùn)行模式的測(cè)序系統(tǒng)，包括快速運(yùn)行和高產(chǎn)量運(yùn)行模式，可使用一個(gè)或兩個(gè)流動(dòng)槽，使之成為一個(gè)靈活且可擴(kuò)展的平臺(tái)?？焖龠\(yùn)行模式提供快速的結(jié)果、數(shù)量有限樣品的高效處理，以及更長(zhǎng)的末端配對(duì)150bp讀取，這帶來(lái)了更深度的覆蓋，并改善denovo應(yīng)用的組裝。高產(chǎn)量模式特別適合樣品量較多的大型研究，或需要最深度覆蓋的應(yīng)用。高產(chǎn)量模式可處理的樣品量是快速模式的~5倍，讓大型工程可通過(guò)盡可能少的運(yùn)行來(lái)完成。HiSeq2500的多個(gè)配置讓產(chǎn)量可調(diào)，既能在7小時(shí)內(nèi)獲得~10Gb或~3億個(gè)單端讀取，又能在11天內(nèi)獲得600Gb或60億個(gè)末端配對(duì)讀取，這取決于應(yīng)用需求或工程期限。高效的樣品批處理從未如此簡(jiǎn)單，而周轉(zhuǎn)時(shí)間也從未如此之快。HiSeq1500也具有這兩種運(yùn)行模式，支持單個(gè)流動(dòng)槽，而不是兩個(gè)。HiSeq1500/2500系統(tǒng)讓您的實(shí)驗(yàn)室擁有前所未有的靈活性，以便支持最廣泛的應(yīng)用和研究規(guī)模。驚人的速度和通量生物通ebiotrade快速運(yùn)行模式是HiSeq系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的一個(gè)革命性附加，它通過(guò)縮短的循環(huán)時(shí)間和內(nèi)置的簇生成來(lái)顯著加快運(yùn)行。在快速運(yùn)行模式下，您能夠完成全自動(dòng)的簇生成和測(cè)序，在一個(gè)工作日內(nèi)實(shí)現(xiàn)短讀取應(yīng)用，或在一天多的時(shí)間內(nèi)通過(guò)末端配對(duì)100bp讀取實(shí)現(xiàn)全基因組測(cè)序應(yīng)用。數(shù)據(jù)通量超過(guò)100Gb，因此一天內(nèi)人類(lèi)基因組的測(cè)序覆蓋度超過(guò)30倍〔圖1〕。在需要快速且準(zhǔn)確的答案時(shí)，快速運(yùn)行時(shí)間再加上卓越的數(shù)據(jù)質(zhì)量很關(guān)鍵。快速運(yùn)行模式的加速運(yùn)行以及平行處理約6億個(gè)測(cè)序模板的能力帶來(lái)了現(xiàn)有測(cè)序系統(tǒng)中最高的每日通量。出色的數(shù)據(jù)質(zhì)量生物通ebiotrade高的數(shù)據(jù)質(zhì)量是通過(guò)行業(yè)中最廣泛采用的邊合成邊測(cè)序〔SBS〕技術(shù)的應(yīng)用來(lái)確保的。HiSeq1500/2500系統(tǒng)的SBS技術(shù)利用專(zhuān)利的可逆終止子方法對(duì)數(shù)百萬(wàn)個(gè)片段進(jìn)行測(cè)序，在單個(gè)堿基摻入增長(zhǎng)的DNA鏈時(shí)檢測(cè)它們。由于每個(gè)測(cè)序循環(huán)中四種與可逆終止子結(jié)合的dNTP都存在，故自然競(jìng)爭(zhēng)讓摻入偏向最小化，與其他技術(shù)相比大大降低了原始錯(cuò)誤率。最終結(jié)果是高度準(zhǔn)確的base-by-base測(cè)序，幾乎防止了序列背景特異的錯(cuò)誤，即使是在那些重復(fù)序列區(qū)和同聚物中。Illumina測(cè)序帶來(lái)了行業(yè)中任何覆蓋水平的最準(zhǔn)確人類(lèi)基因組、最高產(chǎn)量的無(wú)錯(cuò)誤讀取以及最高比例的>Q30堿基檢出〔圖2〕。卓越的數(shù)據(jù)質(zhì)量和存儲(chǔ)方案生物通ebiotradeIllumina生物信息學(xué)的新開(kāi)展包括數(shù)據(jù)壓縮改善、測(cè)序比對(duì)算法更快，以及一套即插即用的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)方案。HiSeq1500/2500軟件將數(shù)據(jù)體積縮小50%以上，而不會(huì)損害數(shù)據(jù)質(zhì)量。這允許產(chǎn)量加倍，而無(wú)需將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力擴(kuò)大兩倍。HiSeq1500/2500軟件還能夠與BaseSpace?實(shí)時(shí)連接，這是一種云計(jì)算環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的堿基檢出、比對(duì)后的數(shù)據(jù)分析以及可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。將數(shù)據(jù)上傳至BaseSpace可實(shí)時(shí)進(jìn)行，通常在運(yùn)行完成幾分鐘后結(jié)束。BaseSpace中的數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)比對(duì)或變異檢出不會(huì)產(chǎn)生任何額外的費(fèi)用。研究人員可通過(guò)BaseSpace云端開(kāi)展合作，與世界上的任何人即時(shí)平安地共享數(shù)據(jù)。生物通ebiotradeBaseSpace還提供Illumina序列分析和比較軟件〔iSAAC?〕-目前最快的比對(duì)軟件。iSAAC軟件的速度有了4-6倍的提高，可在幾小時(shí)內(nèi)將一個(gè)30x的基因組與參考基因組比對(duì)。比對(duì)可在BaseSpace中免費(fèi)開(kāi)展，或利用經(jīng)濟(jì)的商業(yè)化計(jì)算硬件開(kāi)展。iSAAC軟件對(duì)生物學(xué)家而言簡(jiǎn)單易用，而對(duì)生物信息學(xué)家而言又足夠靈活，可訪問(wèn)并修改開(kāi)放源代碼。BaseSpace應(yīng)用商店將提供更多的工具和軟件，帶來(lái)商業(yè)化、免費(fèi)軟件和用戶開(kāi)發(fā)應(yīng)用的組合。研究人員也可使用IlluminaCompute?，這是一套即插即用的測(cè)序數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)方案。IlluminaCompute特有來(lái)自我們的合作伙伴Dell和EMCIsilon的行業(yè)領(lǐng)先技術(shù)，來(lái)自Illumina客戶解決方案的安裝和維護(hù)，以及一套預(yù)置的軟件，用于數(shù)據(jù)處理、比對(duì)和變異檢測(cè)。有了IlluminaCompute，實(shí)驗(yàn)室可在幾周而不是幾個(gè)月內(nèi)全面投入運(yùn)作，甚至無(wú)需預(yù)先購(gòu)置IT設(shè)備。Illumina公司開(kāi)發(fā)的MiSeq測(cè)序儀，它是Illumina公司于2011年2月推出的小型測(cè)序平臺(tái)，是一臺(tái)內(nèi)置簇生成和數(shù)據(jù)產(chǎn)生的測(cè)序儀，具有測(cè)序速度快，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)300bp×2的測(cè)序長(zhǎng)度，具備革命性的便捷流程。讀長(zhǎng)時(shí)間總數(shù)據(jù)量Q301×36~4hrs540-610Mb﹥90%2×150~24hrs4.5-5.1Gb﹥80%2×250~39hrs7.5-8.5Gb﹥75%2×300~65hrs13.2-15Gb﹥70%應(yīng)用：微生物多樣性分析、宏基因組測(cè)序、轉(zhuǎn)錄組denovo測(cè)序、微生物基因組測(cè)序、小RNA測(cè)序、表達(dá)譜、ChIP-Seq性能參數(shù)：SolexaSOLiD3運(yùn)行一次即獲得50GBLeroyHood上世紀(jì)80年代中期設(shè)計(jì)了第一臺(tái)自動(dòng)熒光測(cè)序儀之后，ABI迅速收購(gòu)了一家測(cè)序公司——AgencourtPersonalGenomics，并在2007年底推出了SOLiD新一代測(cè)序平臺(tái)。SOLiD全稱(chēng)為supportedoligoligationdetetion，它的獨(dú)特之處在于以四色熒光標(biāo)記寡核苷酸的連續(xù)連接合成為根底，取代了傳統(tǒng)的聚合酶連接反響，可對(duì)單拷貝DNA片段進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)增和高通量并行測(cè)序。就通量而言，SOLiD3系統(tǒng)是革命性的，目前SOLiD3單次運(yùn)行可產(chǎn)生50GB的序列數(shù)據(jù)，相當(dāng)于17倍人類(lèi)基因組覆蓋度。而其無(wú)以倫比的準(zhǔn)確性、系統(tǒng)可靠性和可擴(kuò)展性更讓它從其他新一代測(cè)序平臺(tái)中脫穎而出。為什么SOLiD能輕松實(shí)現(xiàn)貌似不可能的任務(wù)？讓生物通帶你從測(cè)序原理入手，一探究竟。SOLiD工作流程a.文庫(kù)制備SOLiD系統(tǒng)能支持兩種測(cè)序模板：片段文庫(kù)(fragmentlibrary)或配對(duì)末端文庫(kù)(mate-pairedlibrary)。使用哪一種文庫(kù)取決于你的應(yīng)用及需要的信息。片段文庫(kù)就是將基因組DNA打斷，兩頭加上接頭，制成文庫(kù)。如果你想要做轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、RNA定量、miRNA探索、重測(cè)序、3’,5’-RACE、甲基化分析、ChIP測(cè)序等，就可以用它。如果你的應(yīng)用是全基因組測(cè)序、SNP分析、結(jié)構(gòu)重排/拷貝數(shù)，那么需要用配對(duì)末端文庫(kù)。配對(duì)末端文庫(kù)是將基因組DNA打斷后，與中間接頭連接，再環(huán)化，然后用EcoP15酶切，使中間接頭兩端各有27bp的堿基，再加上兩端的接頭，形成文庫(kù)。b.乳液PCR/微珠富集在微反響器中參加測(cè)序模板、PCR反響元件、微珠和引物，進(jìn)行乳液PCR〔EmulsionPCR〕。PCR完成之后，變性模板，富集帶有延伸模板的微珠，去除多余的微珠。微珠上的模板經(jīng)過(guò)3’修飾，可以與玻片共價(jià)結(jié)合?？吹竭@里，是不是有一種似曾相識(shí)的感覺(jué)呢？那就對(duì)了，此步驟與454的GSFLX根本相同。不過(guò)SOLiD系統(tǒng)的微珠要小得多，只有1um。乳液PCR最大的特點(diǎn)是可以形成數(shù)目龐大的獨(dú)立反響空間以進(jìn)行DNA擴(kuò)增。其關(guān)鍵技術(shù)是“注水到油”，根本過(guò)程是在PCR反響前，將包含PCR所有反響成分的水溶液注入到高速旋轉(zhuǎn)的礦物油外表，水溶液瞬間形成無(wú)數(shù)個(gè)被礦物油包裹的小水滴。這些小水滴就構(gòu)成了獨(dú)立的PCR反響空間。理想狀態(tài)下，每個(gè)小水滴只含一個(gè)DNA模板和一個(gè)P1磁珠，由于水相中的P2引物和磁珠外表的P1引物所介導(dǎo)的PCR反響，這個(gè)DNA模板的拷貝數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增加，PCR反響結(jié)束后，P1磁珠外表就固定有拷貝數(shù)目巨大的同來(lái)源DNA模板擴(kuò)增產(chǎn)物。c.微珠沉積3’修飾的微珠沉積在一塊玻片上。在微珠上樣的過(guò)程中，沉積小室將每張玻片分成1個(gè)、4個(gè)或8個(gè)測(cè)序區(qū)域。SOLiD系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是每張玻片能容納更高密度的微珠，在同一系統(tǒng)中輕松實(shí)現(xiàn)更高的通量。d.連接測(cè)序這一步可就是SOLiD的獨(dú)門(mén)秘笈了。它的獨(dú)特之處在于沒(méi)有采用慣常的聚合酶，而用了連接酶。SOLiD連接反響的底物是8堿基單鏈熒光探針混合物。連接反響中，這些探針按照堿基互補(bǔ)規(guī)那么與單鏈DNA模板鏈配對(duì)。探針的5’末端分別標(biāo)記了CY5、TexasRed、CY3、6-FAM這4種顏色的熒光染料。探針3’端1～5位為隨機(jī)堿基，可以是ATCG四種堿基中的任何一種堿基，其中第1、2位構(gòu)成的堿基對(duì)是表征探針染料類(lèi)型的編碼區(qū)，以下圖的雙堿基編碼矩陣規(guī)定了該編碼區(qū)16種堿基對(duì)和4種探針顏色的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而3～5位的“n”表示隨機(jī)堿基，6～8位的“z”指的是可以和任何堿基配對(duì)的特殊堿基。

單向SOLiD測(cè)序包括五輪測(cè)序反響，每輪測(cè)序反響含有屢次連接反響。第一輪測(cè)序的第一次連接反響由連接引物“n”介導(dǎo)，由于每個(gè)磁珠只含有均質(zhì)單鏈DNA模板，所以這次連接反響摻入一種8堿基熒光探針，SOLiD測(cè)序儀記錄下探針第1、2位編碼區(qū)顏色信息，隨后的化學(xué)處理斷裂探針3’端第5、6位堿基間的化學(xué)鍵，并除去6~8位堿基及5’末端熒光基團(tuán)，暴露探針第5位堿基5’磷酸，為下一次連接反響作準(zhǔn)備。因?yàn)榈谝淮芜B接反響使合成鏈多了5個(gè)堿基，所以第二次連接反響得到模板上第6、7位堿基序列的顏色信息，而第三次連接反響得到的是第11、12位堿基序列的顏色信息……幾個(gè)循環(huán)之后，引物重置，開(kāi)始第二輪的測(cè)序。由于第二輪連接引物n-1比第一輪錯(cuò)開(kāi)一位，所以第二輪得到以0，1位起始的假設(shè)干堿基對(duì)的顏色信息。五輪測(cè)序反響反響后，按照第0、1位，第1、2位...…的順序把對(duì)應(yīng)于模板序列的顏色信息連起來(lái)，就得到由“0，1，2，3…”組成的SOLiD原始顏色序列。e.數(shù)據(jù)分析SOLiD測(cè)序完成后，獲得了由顏色編碼組成的SOLiD原始序列。理論上來(lái)說(shuō)，按照“雙堿基編碼矩陣”，只要知道所測(cè)DNA序列中任何一個(gè)位置的堿基類(lèi)型，就可以將SOLiD原始顏色序列“解碼”成堿基序列。但由于雙堿基編碼規(guī)那么中雙堿基與顏色信息的簡(jiǎn)并特性〔一種顏色對(duì)應(yīng)4種堿基對(duì)〕，前面堿基的顏色編碼直接影響緊跟其后堿基的解碼，所以一個(gè)錯(cuò)誤顏色編碼就會(huì)引起“連鎖解碼錯(cuò)誤”，改變錯(cuò)誤顏色編碼之后的所有堿基。和其它所有測(cè)序儀一樣，測(cè)序錯(cuò)誤在所難免，關(guān)鍵是對(duì)測(cè)序錯(cuò)誤的評(píng)價(jià)和后續(xù)處理。由于SOLiD系統(tǒng)采用了雙堿基編碼技術(shù)，在測(cè)序過(guò)程中對(duì)每個(gè)堿基判讀兩遍，從而減少原始數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，提供內(nèi)在的校對(duì)功能。這樣，雙保險(xiǎn)確保了SOLiD系統(tǒng)原始?jí)A基數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度大于99.94%，而在15X覆蓋率時(shí)的準(zhǔn)確度可以到達(dá)99.999%，是目前新一代基因分析技術(shù)中準(zhǔn)確度最高的。為防止“連鎖解碼錯(cuò)誤”的發(fā)生，SOLiD數(shù)據(jù)分析軟件不直接將SOLiD原始顏色序列解碼成堿基序列，而是依靠reference序列進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)分析。SOLiD序列分析軟件首先根據(jù)“雙堿基編碼矩陣”把reference堿基序列轉(zhuǎn)換成顏色編碼序列，然后與SOLiD原始顏色序列進(jìn)行比較，來(lái)獲得SOLiD原始顏色序列在reference的位置，及兩者的匹配性信息。Reference轉(zhuǎn)換而成的顏色編碼序列和SOLiD原始序列的不完全匹配主要有兩種情況：“單顏色不匹配”和“兩連續(xù)顏色不匹配”。由于每個(gè)堿基都被獨(dú)立地檢測(cè)兩次，且SNP位點(diǎn)將改變連續(xù)的兩個(gè)顏色編碼，所以一般情況下SOLiD將單顏色不匹配處理成測(cè)序錯(cuò)誤，這樣一來(lái)，SOLiD分析軟件就完成了該測(cè)序錯(cuò)誤的自動(dòng)校正；而連續(xù)兩顏色不匹配也可能是連續(xù)的兩次測(cè)序錯(cuò)誤，SOLiD分析軟件將綜合考慮該位置顏色序列的一致性及質(zhì)量值來(lái)判斷該位點(diǎn)是否為SNP。在初步了解了SOLiD系統(tǒng)的工作原理之后，我們才能明白它的魅力所在。系統(tǒng)可擴(kuò)展性SOLiD系統(tǒng)采用開(kāi)放玻片式的結(jié)構(gòu)，使用包被DNA樣品的微珠來(lái)輸入基因組信息。微珠密度并不是一成不變的，系統(tǒng)支持更高密度的微珠富集。開(kāi)放式玻片形式、微珠富集、以及軟件算法的結(jié)合，能使平臺(tái)輕松升級(jí)到更高的通量，而無(wú)需對(duì)根底技術(shù)和配置做重大改變。這也是SOLiD系統(tǒng)平均每季度將通量擴(kuò)大一倍的原因所在。無(wú)以倫比的通量目前SOLiD3系統(tǒng)單次運(yùn)行能產(chǎn)生50GB的人基因組序列數(shù)據(jù)，相當(dāng)于基因組的17倍覆蓋度，這顯然是其他任一臺(tái)新一代測(cè)序系統(tǒng)都無(wú)法到達(dá)的。今年初，ABI公司和貝勒醫(yī)學(xué)院人類(lèi)基因組測(cè)序中心〔HGSC〕的科學(xué)家總結(jié)了他們?cè)谇嘶蚪M方案首次數(shù)據(jù)發(fā)布中的奉獻(xiàn)。作為商業(yè)參與者以及與HGSC共同協(xié)作，ABI公司利用SOLiD系統(tǒng)產(chǎn)生了超過(guò)460GB可作圖的序列數(shù)據(jù)，比這兩個(gè)機(jī)構(gòu)的預(yù)定目標(biāo)高出了65%。而通量的升高也有望進(jìn)一步降低基因組測(cè)序的費(fèi)用，本錢(qián)只需1萬(wàn)美元的人類(lèi)基因組測(cè)序指日可待。最大的靈活性SOLiD3系統(tǒng)具有兩個(gè)獨(dú)立的流動(dòng)室，讓用戶能在一臺(tái)SOLiD分析儀中運(yùn)行兩個(gè)完全獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)——同時(shí)提供兩套儀器。玻片也能分成1個(gè)、4個(gè)或8個(gè)小室。而20個(gè)條形碼序列那么提供了額外的靈活性，顯著增加了定向重測(cè)序、表達(dá)和ChIP分析的經(jīng)濟(jì)性。目前最多能同時(shí)運(yùn)行320個(gè)樣品〔2×8×20〕。至此，SOLiD系統(tǒng)已不再是一臺(tái)單純的測(cè)序儀，而是成為功能更全面的基因分析儀。除了測(cè)序和重測(cè)序，還能進(jìn)行全基因表達(dá)圖譜分析、SNP、microRNA、ChIP、甲基化等多種分析。全基因表達(dá)圖譜分析芯片大概是目前應(yīng)用最廣泛的從全局角度分析基因表達(dá)整體模式的方法。然而，基于雜交技術(shù)的微陣列技術(shù)只限用于序列，無(wú)法檢測(cè)新的mRNA；而且雜交技術(shù)靈敏度有限，難以檢測(cè)低豐度的目標(biāo)〔需要更多的樣品量〕，難以檢測(cè)重復(fù)序列；也無(wú)法捕捉到目的基因表達(dá)水平的微小變化------而這恰恰是研究在刺激下或環(huán)境變化時(shí)的生物反響所必需的。與芯片技術(shù)相比，基于測(cè)序的高靈敏SOLiD技術(shù)可對(duì)單個(gè)細(xì)胞和癌癥樣品中存在的痕量RNA進(jìn)行整體的全基因組表達(dá)圖譜分析，每次運(yùn)行能定位高達(dá)2億4千萬(wàn)個(gè)標(biāo)簽〔mRNA的相對(duì)表達(dá)水平可通過(guò)系統(tǒng)產(chǎn)生的序列標(biāo)簽數(shù)目來(lái)計(jì)算〕，可檢測(cè)低至每個(gè)細(xì)胞中10-40pg的總RNA，即使mRNA表達(dá)水平很低，SOLiD系統(tǒng)也能夠無(wú)偏向性地分析樣品中存在的和未知mRNA，從而定量特定mRNA的差異表達(dá)模式。起始樣品比微陣列技術(shù)要少得多，尤其適用于來(lái)源極為有限的生物樣品分析，如癌癥干細(xì)胞----分析其基因和非編碼RNA的表達(dá)圖譜有助于有助于加速開(kāi)掘潛在的生物標(biāo)志物，從而更準(zhǔn)確區(qū)分不同的疾病類(lèi)型以及識(shí)別疾病易感性，幫助于研究人員更好地了解病變細(xì)胞的特性。更多RNA研究除了單細(xì)胞基因表達(dá)圖譜分析，SOLiD系統(tǒng)在RNA方面的其他應(yīng)用還包括利用SOLiDSmallRNAExpressionKit來(lái)發(fā)現(xiàn)和篩選小分子RNA，實(shí)現(xiàn)在無(wú)需預(yù)先知道序列信息的情況下高通量發(fā)現(xiàn)新的RNA分子。這個(gè)方案有望顯著地提高研究人員鑒別小分子RNA的能力，將過(guò)去不可能完成的實(shí)驗(yàn)變?yōu)榭赡?。目前已發(fā)現(xiàn)的microRNAs還非常有限，SOLiD可在不知道目標(biāo)分子DNA序列的情況下進(jìn)行檢測(cè)和定量小的RNA分子，可將樣品制備工作從常規(guī)方法的四天縮短為僅需一天，是分析在生物樣品中表達(dá)的和未知miRNA及其它小分子RNAs的有效工具。利用SOLiDWholeTranscriptomeKit還可以探索和鑒定全轉(zhuǎn)錄本。SOLiD無(wú)可比較的高通量和測(cè)序數(shù)據(jù)的高精確性使得可以用短序列讀長(zhǎng)即可測(cè)序整個(gè)轉(zhuǎn)錄組。了解轉(zhuǎn)錄組對(duì)有助于解開(kāi)導(dǎo)致復(fù)雜疾病的分子通路的秘密。這一系列應(yīng)用補(bǔ)充使研究人員能在單個(gè)超高通量平臺(tái)上開(kāi)展綜合的RNA研究SNP分析盡管絕大多數(shù)的人類(lèi)遺傳信息在所有人中都相同，但是研究人員通常更感興趣的是研究個(gè)體之間微小的遺傳差異。這種差異包括單堿基變異，以及被稱(chēng)為結(jié)構(gòu)變異的各種較大片段DNA序列變異。結(jié)構(gòu)變異包括DNA片段的插入、缺失、倒位和易位，結(jié)構(gòu)變異的DNA片段范圍可從幾個(gè)堿基對(duì)到數(shù)百萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)，可能對(duì)基因產(chǎn)生重要影響，并導(dǎo)致人類(lèi)疾病的發(fā)生。SOLiD流程獲得的嚴(yán)密的片段范圍，使研究人員可以鑒別出很寬范圍內(nèi)的插入和缺失片段，結(jié)構(gòu)重排也能很容易鑒別出來(lái)。這個(gè)平臺(tái)的超高通量使研究人員可輕而易舉地獲得高度基因組覆蓋率的數(shù)據(jù)，精確鑒定個(gè)體基因組中存在的數(shù)百萬(wàn)個(gè)單堿基多態(tài)性SNP，揭示大量此前未知、具有潛在醫(yī)學(xué)價(jià)值的遺傳變異，從而促進(jìn)我們對(duì)正常/疾病狀態(tài)下DNA結(jié)構(gòu)變異的了解，以及在更高的分辨率下對(duì)結(jié)構(gòu)變異進(jìn)行深入分析，解釋個(gè)體之間的易感性差異和對(duì)疾病治療應(yīng)答的差異，最終實(shí)現(xiàn)個(gè)性化醫(yī)療。甲基化分析甲基化是自然發(fā)生的DNA化學(xué)修飾的一種。抑癌基因的失活與DNA序列特定區(qū)域的甲基化有關(guān)。而去甲基化那么可能導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定和表達(dá)模式變化。DNA甲基化區(qū)域可能作為基因在癌癥過(guò)程中的標(biāo)記。研究人員一直致力研究從正常到癌變過(guò)程中甲基化模式如何變化的，原癌基因異常甲基化模式在癌變過(guò)程中扮演怎樣的角色。SOLiD系統(tǒng)運(yùn)行通量非常驚人，很快就可以做多個(gè)樣本全基因組甲基化模式檢測(cè)，使得研究人員可以鑒別基因組中對(duì)應(yīng)元件的甲基化狀態(tài)，從而幫助研究人員檢測(cè)甲基化模式是否可以作為癌癥的生物標(biāo)識(shí)，以及更好了解甲基化在癌變過(guò)程中扮演的角色。著名的Sanger研究院和Broad研究院正利用SOLiD系統(tǒng)來(lái)探索人類(lèi)基因組樣品中的遺傳變異。包括美國(guó)華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院、加利福尼亞大學(xué)SantaBarbara分校、哥倫比亞大學(xué)、澳洲昆士蘭大學(xué)、日本東京大學(xué)、荷蘭Hubrecht研究院、北京基因組研究院等等研究單位都先后配置了SOLiD系統(tǒng)。SOLiD系統(tǒng)這個(gè)創(chuàng)新的平臺(tái)將過(guò)去種種夢(mèng)想都變成了現(xiàn)實(shí)。未來(lái)，它將不僅改變生命科學(xué)，甚至可能改變我們的生活。也許，幾年后的出生體檢報(bào)告就是一份個(gè)人基因組圖譜，告訴你與生俱來(lái)了哪些遺傳變異，何時(shí)以及如何進(jìn)行及時(shí)干預(yù)。〔生物通余亮吳青〕適合每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的新一代測(cè)序系統(tǒng)-SOLiD5500摘要】基于三十年的測(cè)序經(jīng)驗(yàn)，并由經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的連接型測(cè)序的準(zhǔn)確性所支持，全新的5500SOLiD?系統(tǒng)為每個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供了一個(gè)強(qiáng)大、實(shí)惠的新一代測(cè)序平臺(tái)。5500SOLiD?系統(tǒng)為分析一個(gè)或多個(gè)樣品提供了一種非常準(zhǔn)確且經(jīng)濟(jì)有效的解決方案，讓您靈活選擇優(yōu)化周轉(zhuǎn)時(shí)間或通量。也許您正在尋找一項(xiàng)新一代測(cè)序技術(shù)，讓您保持競(jìng)爭(zhēng)力，但是又必須像Sanger測(cè)序一樣在實(shí)驗(yàn)室中切實(shí)可行。新一代測(cè)序儀爭(zhēng)相亮相，但是對(duì)您來(lái)說(shuō)，也許并不需要那么高的通量，或者暫時(shí)不需要。那么，生物通向您推薦ABI最新推出的SOLiD5500測(cè)序系統(tǒng)?；谌甑臏y(cè)序經(jīng)驗(yàn)，并由經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的連接型測(cè)序的準(zhǔn)確性所支持，全新的5500SOLiD?系統(tǒng)為每個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供了一個(gè)強(qiáng)大、實(shí)惠的新一代測(cè)序平臺(tái)。5500SOLiD?系統(tǒng)為分析一個(gè)或多個(gè)樣品提供了一種非常準(zhǔn)確且經(jīng)濟(jì)有效的解決方案，讓您靈活選擇優(yōu)化周轉(zhuǎn)時(shí)間或通量。探索轉(zhuǎn)化研究的深度易于使用的臺(tái)式5500SOLiD?系統(tǒng)每天產(chǎn)生10-15Gb。憑借精確的檢出機(jī)制，SOLiD?系統(tǒng)行業(yè)領(lǐng)先的準(zhǔn)確性讓您在定向重測(cè)序、RNA-Seq和ChIP-Seq等應(yīng)用中獲得有關(guān)生物變異的明確答案。根據(jù)您的工程來(lái)定制系統(tǒng)5500SOLiD?系統(tǒng)讓您根據(jù)您的研究來(lái)精確調(diào)整測(cè)序運(yùn)行。6個(gè)獨(dú)立的FlowChip通道以及按使用付費(fèi)的試劑讓您根據(jù)不同的工程規(guī)模和應(yīng)用類(lèi)型來(lái)配置儀器。此外，系統(tǒng)的智能條形碼試劑盒能夠在單次運(yùn)行中容納一至數(shù)百個(gè)樣品。調(diào)整微流體FlowChip的配置，在通量和每次運(yùn)行的費(fèi)用之間選擇一個(gè)平衡，以適合您的需求。對(duì)于多重樣品，使用最多96個(gè)條形碼，以降低每個(gè)樣品的費(fèi)用。別等待有了5500SOLiD?系統(tǒng)，每個(gè)FlowChip通道獨(dú)立運(yùn)行的獨(dú)特能力讓您在盡可能最短的時(shí)間內(nèi)周轉(zhuǎn)結(jié)果。現(xiàn)在，您能夠在假說(shuō)中性的平臺(tái)上探索基因組、轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組，此平臺(tái)綜合了強(qiáng)大的序列數(shù)據(jù)生成以及優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量準(zhǔn)確性。無(wú)論您是需要1天的96個(gè)小RNA樣品運(yùn)行，還是需要1周的8-16個(gè)整個(gè)外顯子組樣品運(yùn)行，5500SOLiD?系統(tǒng)都以時(shí)間敏感和經(jīng)濟(jì)有效的方式帶來(lái)了高質(zhì)量的結(jié)果。輕松開(kāi)展測(cè)序通過(guò)與核心機(jī)構(gòu)和工程帶頭人合作而設(shè)計(jì)，完整的5500SOLiD?系統(tǒng)提供了一個(gè)直觀、用戶友好的流程，覆蓋從樣品制備到數(shù)據(jù)分析。特征包括：?內(nèi)置的測(cè)序?qū)φ諏?shí)現(xiàn)了整個(gè)流程中數(shù)據(jù)質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控?系統(tǒng)警報(bào)有助于數(shù)據(jù)質(zhì)量和系統(tǒng)性能的最大化，并在測(cè)序運(yùn)行的過(guò)程中追蹤試劑使用?易于使用的軟件，數(shù)據(jù)腳標(biāo)減少了60%，工作站計(jì)算，以及標(biāo)準(zhǔn)的堿基序列文件格式有助于設(shè)置、日常運(yùn)行，并與數(shù)據(jù)分析工具無(wú)縫整合邁入基因組藥物的時(shí)代5500SOLiD?