测序服务平台
2017年11月17日
测序平台
一. Illumina Hiseq 3000/4000测序系统
Illumina公司的Hiseq3000/4000测序系统（图11）是一次运行就能产生数百亿到数千亿碱基数据的高通量测序平台，该技术的成本不足毛细管测序的万分之一。Hiseq测序平台运用了微阵列技术和专有的可逆终止子技术，可快速而准确的进行大规模测序。
图11. Hiseq测序系统
1．技术特点
Ø 快速，高通量——HiSeq使用一或两个流动槽和一种新颖的双表面成像方法，能够在单次运行中产生多至1.5TB的数据及50亿条序列，使测序通量及实验灵活性提升到新的水平。
Ø 操作简便，省时——HiSeq 具有最简化和直观的操作流程，预先配置的即插即用试剂，足够300个循环使用，启动运行手工操作时间短。触摸屏界面，以及实时的远程运行监控，让仪器操作更简单。文库制备时96个样品的平行处理显著降低了手工操作时间和整体的费用。
Ø 费用低廉，灵活应用——对人类基因组进行测序时，假设人基因组覆盖度为30倍，可同时检测多达12个人全基因组，每个基因组的测序费用更低。HiSeq能在单个或两个流动槽模式下操作，独立操控的流动槽让需要不同读长的应用能同时运行，达到了实验灵活性和仪器可扩展性的较好结合。
Ø HiSeq测序系统目前可应用在多个领域，包括：DNA测序、基因调控分析、转录组分析、SNP发现与结构变异分析、细胞遗传学分析、DNA-蛋白质相互作用分析（ChIP-Seq）、测序法甲基化分析以及小RNA的发现及分析。
2．检测原理
Hiseq测序平台可以生成高密度、海量平行测序反应，可对每个流动槽中成百上千万的模板进行单端或对读测序。全自动的illumina簇生成工作站在恒温条件下在流动槽表面扩增生产DNA簇，每个簇含有单个模板分子的500-1000克隆拷贝。用全自动基因分析仪在流动槽表面对生成的高密度序列模板进行测序。采用专有的荧光标记的可逆终止核苷酸，可对样本边合成边测序。完成首次读取后，DNA簇进行原位改良，产生二次测序的模板。之后应用第二个测序引物对同一DNA簇测序，生成第二次数据。见图19。
3. 生物服务领域
Ø SNP和结构变异检测
Ø 全基因组重测序
Ø 全外显子测序
Ø 转录组测序
Ø 小分子RNA测序
Ø ChIP-Seq
Ø 甲基化检测
Ø 羟甲基化测序
Ø 单细胞测序
5. 我们的优势
Ø 高质量的测序数据：在每个流动槽中对数百亿到数千亿碱基机型准确的碱基识别。在读测序时，模板可以重新生成。在两次读取间获得相同准确度， 严格的功能检测确保检测稳定性和重复性。
Ø 应用广泛：所有的深度测序均可在该设备上完成。
Ø 高效的样本制备： 高速自动化工作流程，低样品量要求，可在两周的时间内生成所有数据。
Ø 灵活的平台：稳定的Solexa测序化学反应支持多种读取长度，研究人员可量身定制每次所需读长，数据整体质量得以提高。
6. 应用实例
(1) 论文：Nègre N, et al. A cis-regulatory map of the Drosophila genome. Nature.2011; 471:
527–531
(2) 研究亮点
Ø 基因调控元件的系统性诠释是基因组学研究中的一项重大挑战。染色质修饰的标志和全基因组转录因子结合位点的直接绘图成功地确定了具体亚型的调控元件。虽然在果蝇的转录因子结合位点、染色质位点等方面有着几项开创性的研究，但是全面诠释调控基因组仍然是一项重大挑战。本研究中通过illumina 高通量测序方法制作了一张果蝇调控染色质基因图谱。
Ø 研究者使用这些数据推断出了超过 20,000个的候选调控元件，发现了近 2,000 个基因组区域密集转录因子结合区域与染色质活动与辅助功能相关联。illumina 高通量测序手段为本研究绘制图谱提供了准确的数据。
图12. 高通量测序示例
二. PGM/Ion Pronton 测序系统
Ion Torrent（图13）, 中文称个人化操作基因组测序仪(PGM™)，其设计配合了革新性的半导体芯片技术，使整个平台具有极高的扩展性和快速测序的性能。该技术使用了一种布满小孔的高密度半导体芯片，一个小孔就是一个测序反应池。每次DNA聚合酶把核苷酸聚合到延伸中的DNA链上时，都会释放出一个氢离子，反应池中的pH也会随之发生改变，此时位于池下的离子感受器感受到信号，把化学信号直接转化为数字信号，从而读出DNA序列。与其它新一代测序仪相比，它不需要激发光、CCD成像仪或荧光标记，能直接并快速“读”出DNA序列。
13.个人化操作基因组测序仪
1．技术特点
Ø 扩展性强：大规模可扩展的半导体芯片技术，比拟半导体技术升级的强大扩展性。技术的基础以超过千亿美元规模的半导体产业为支持，芯片密度的提升以40年来累积验证的摩尔定律为证据，芯片产量的扩展以四百家标准化半导体生产企业为选择。
Ø 技术简洁：无需光学部件，简单的生物化学原理，真实的离子流测序原理，无修饰的核酸，无需酶化学级联，无需任何荧光和化学发光经济的标准试剂。
Ø 快速：2个小时完成测序工作。
2．检测原理
Ion Torrent 技术通过专有的大规模并行半导体感应器，对于DNA 扩增时产生的离子流，实现直接和实时的检测。当试剂通过集成的流体通路进入Ion Torrent半导体芯片中，密布于芯片上的反应孔立即成为上百万个微反应体系。这种独特的流体体系、微体系机械设计和半导体的技术组合，使得该系统得以快速直接地将遗传信息翻译成数码的DNA测序结果，从而获得大量高质量的测序数据（图14）。
图14. Ion Torrent的测序机理及流程
3．我们的服务领域
Ø 基因组验证
Ø 全外显子验证
Ø 扩增子重测序
Ø 小基因组测序
Ø 靶向重测序
4. 我们的的优势
Ø 最大化地提高Ion Torrent 技术本身的优势特点，独创了一套操作体系，能够显著提高客户样本的反应成功率。
Ø 通过专业的团队迅速为客户提供最优的实验方案，以及备用实验方案，保证了客户珍贵样本的数据准确率和实验成功率。
Ø 拥有先进的生物信息学分析团队，开发出多种强大的分析软件，为客户提供最全面、最优秀的数据分析。
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