二三代測(cè)序技術(shù)的介紹和比較學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1二三代二三代(sn di)測(cè)序技術(shù)的介紹和比較測(cè)序技術(shù)的介紹和比較第一頁(yè)，共30頁(yè)。目 錄(ml)第1頁(yè)/共29頁(yè)第二頁(yè)，共30頁(yè)。1925DNA是是遺傳物遺傳物質(zhì)質(zhì)1953DNA雙雙螺旋螺旋1966遺傳密遺傳密碼碼1977化學(xué)降解化學(xué)降解和和Sanger測(cè)序測(cè)序1986第一臺(tái)第一臺(tái)自動(dòng)測(cè)自動(dòng)測(cè)序儀序儀1998第一臺(tái)第一臺(tái)全自動(dòng)全自動(dòng)測(cè)序儀測(cè)序儀3700人基因組20002005Roche4542006Illumina Solexa GA測(cè)序測(cè)序儀儀2007ABI SolidSystem2008Illumina HiSeq系列系列第一臺(tái)單第一臺(tái)單分子測(cè)序分子測(cè)序儀儀Heliscope 2

2、010第一臺(tái)第一臺(tái)SMRT測(cè)測(cè)序儀序儀PacBioRSIon Torrent 半導(dǎo)體半導(dǎo)體測(cè)序儀測(cè)序儀PGM2012第一臺(tái)第一臺(tái)基于基于Nanopore技術(shù)技術(shù)的的MinION和和GridION測(cè)序儀測(cè)序儀2015BGISEQ500第2頁(yè)/共29頁(yè)第三頁(yè)，共30頁(yè)。第3頁(yè)/共29頁(yè)第四頁(yè)，共30頁(yè)。Illumina ABI SOLIDRoche 454第4頁(yè)/共29頁(yè)第五頁(yè)，共30頁(yè)。DNA待測(cè)文庫(kù)構(gòu)建(u jin)Flowcell橋式PCR擴(kuò)增與變性測(cè)序第5頁(yè)/共29頁(yè)第六頁(yè)，共30頁(yè)。NextSeq 系列HiSeq 系列HiSeq X 系列NovaSeq 系列最大輸出120 Gb1500

3、Gb1800 Gb6000 Gb運(yùn)行時(shí)間12-30 hr13.5 days（Hiseq 3000/4000） 7hr-6days (Hiseq 2500)3 days1940 hr每次運(yùn)行產(chǎn)生的最大read數(shù)400 million5 billion6 billion20 billion最大讀長(zhǎng)2 150 bp2 150 bp2 150 bp2 150 bp每個(gè)樣本的相對(duì)價(jià)格Higher CostMid CostLower CostLower Cost儀器的相對(duì)價(jià)格Lower CostMid CostHigher CostHigher Cost第6頁(yè)/共29頁(yè)第七頁(yè)，共30頁(yè)。第7頁(yè)/共29頁(yè)第

4、八頁(yè)，共30頁(yè)。Roche 454測(cè)序系統(tǒng)是第一個(gè)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)(ynyng)二代測(cè)序技術(shù)的平臺(tái)。第8頁(yè)/共29頁(yè)第九頁(yè)，共30頁(yè)。文庫(kù)(wnk)制備油包水PCRBeads固定(gdng)連接測(cè)序引物resetECCSOLiD使用連接法測(cè)序，基于“雙堿基編碼原理”獲得SOLiD顏色編碼序列，隨后的數(shù)據(jù)分析比較原始顏色序列與轉(zhuǎn)換成顏色編碼的reference序列，把SOLiD顏色序列定位到reference上，同時(shí)校正測(cè)序錯(cuò)誤，并可結(jié)合原始顏色序列的質(zhì)量信息發(fā)現(xiàn)潛在SNP位點(diǎn)。第9頁(yè)/共29頁(yè)第十頁(yè)，共30頁(yè)。第10頁(yè)/共29頁(yè)第十一頁(yè)，共30頁(yè)。Germline第11頁(yè)/共29頁(yè)第十二頁(yè)，共30頁(yè)

5、。Somatic第12頁(yè)/共29頁(yè)第十三頁(yè)，共30頁(yè)。u生育健康u癌癥u遺傳病u用藥指導(dǎo)(zhdo)u傳染病u移植分型u個(gè)體健康對(duì)比項(xiàng)傳統(tǒng)方法高通量測(cè)序大片段檢測(cè)FISH不受鄰近片段的影響突變檢測(cè)Sanger 檢測(cè)單個(gè)基因同時(shí)檢測(cè)多基因檢測(cè)靈敏度Sanger 15-20%可以達(dá)到0.5%表達(dá)量檢測(cè)IHC， 芯片，qPCR完全定量在腫瘤(zhngli)臨床中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)臨床應(yīng)用第13頁(yè)/共29頁(yè)第十四頁(yè)，共30頁(yè)。u腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)理(j l)u腫瘤分子標(biāo)記物u腫瘤分子分型u腫瘤病理關(guān)聯(lián)研究(ynji)方向u遺傳性腫瘤家系u隊(duì)列研究研究方法uTCGAuCosmicuONCOMINEuUCSC Xen

6、aucBioPortalu. .數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)挖掘第14頁(yè)/共29頁(yè)第十五頁(yè)，共30頁(yè)。 Nature communications, 2016, Breast cancer第15頁(yè)/共29頁(yè)第十六頁(yè)，共30頁(yè)。第16頁(yè)/共29頁(yè)第十七頁(yè)，共30頁(yè)。第17頁(yè)/共29頁(yè)第十八頁(yè)，共30頁(yè)。Oxford Nanopore Technologies公司所開(kāi)發(fā)的納米單分子(fnz)測(cè)序技術(shù)，是基于電信號(hào)的測(cè)序技術(shù)。第18頁(yè)/共29頁(yè)第十九頁(yè)，共30頁(yè)。第19頁(yè)/共29頁(yè)第二十頁(yè)，共30頁(yè)。聚合酶把核苷酸聚合到延伸中的DNA鏈上時(shí)，會(huì)釋放出一個(gè)氫離子，反應(yīng)池中的PH發(fā)生改變，位于池下的離子感受器感受到H+

7、離子信號(hào)，H+離子信號(hào)再直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，從而(cng r)讀出DNA序列。Ion Torrent是一種基于(jy)半導(dǎo)體芯片的新一代革命性測(cè)序技術(shù)。特 點(diǎn)不需要昂貴的物理成像等設(shè)備，成本相對(duì)較低，體積小，操作簡(jiǎn)單；快速，除了2天文庫(kù)制作時(shí)間，整個(gè)上機(jī)測(cè)序可在2-3.5小時(shí)內(nèi)完成；不過(guò)整個(gè)芯片的通量并不高，目前是10G左右，適合小基因組和外顯子驗(yàn)證的測(cè)序。 第20頁(yè)/共29頁(yè)第二十一頁(yè)，共30頁(yè)。第21頁(yè)/共29頁(yè)第二十二頁(yè)，共30頁(yè)。第22頁(yè)/共29頁(yè)第二十三頁(yè)，共30頁(yè)。靶向測(cè)序轉(zhuǎn)錄組測(cè)序異倍性和 CNV 分析 小分子 RNA 和 miRNA 測(cè)序病毒分型外顯子組測(cè)序微生物測(cè)序通過(guò)測(cè)序進(jìn)

8、行(jnxng)基因分型De Novo 從頭測(cè)序細(xì)菌分型第23頁(yè)/共29頁(yè)第二十四頁(yè)，共30頁(yè)。靶向捕獲測(cè)序表征人類(lèi)(rnli)遺傳疾病的復(fù)雜區(qū)域；解決微生物和傳染病研究中的復(fù)雜區(qū)域；獲得全長(zhǎng)HLA等位基因變異而無(wú)插補(bǔ)；表征復(fù)雜免疫區(qū)域的擴(kuò)增單體型；直接檢測(cè)轉(zhuǎn)錄本的全長(zhǎng)，消除了使用算法對(duì)轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行重建的步驟第24頁(yè)/共29頁(yè)第二十五頁(yè)，共30頁(yè)。組背景、插入組背景、插入/缺失缺失/倒位倒位/易位的準(zhǔn)確斷點(diǎn)易位的準(zhǔn)確斷點(diǎn)以及不穩(wěn)定的微衛(wèi)星標(biāo)志物的完整序列；以及不穩(wěn)定的微衛(wèi)星標(biāo)志物的完整序列；靶向檢測(cè)基因或大型基因組的特定區(qū)域，靶向檢測(cè)基因或大型基因組的特定區(qū)域，直接檢測(cè)其變異，揭示耐藥機(jī)制；直接

9、檢測(cè)其變異，揭示耐藥機(jī)制；更完整的測(cè)序幫助還原更全面的免疫反應(yīng)更完整的測(cè)序幫助還原更全面的免疫反應(yīng)原貌。原貌。第25頁(yè)/共29頁(yè)第二十六頁(yè)，共30頁(yè)。第26頁(yè)/共29頁(yè)第二十七頁(yè)，共30頁(yè)。公司平臺(tái)名稱(chēng)測(cè)序方法檢測(cè)方法大約讀長(zhǎng)(堿基數(shù))優(yōu)點(diǎn)相對(duì)局限性第二代Roche/454基因組測(cè)序儀FLX系統(tǒng)焦磷酸測(cè)序法光學(xué)230-400在第二代中最高讀長(zhǎng)；比第一代的測(cè)序通量大樣品制備較難；難于處理重復(fù)和同種堿基多聚區(qū)域；試劑沖洗帶來(lái)錯(cuò)誤累積；儀器昂貴IlluminaHiSeq2000,HiSeq2500/MiSeq可逆鏈終止物和合成測(cè)序法熒光/光學(xué)2x150很高測(cè)序通量?jī)x器昂貴；用于數(shù)據(jù)刪節(jié)和分析的費(fèi)用很

10、高ABI/Solid5500 xlSolid系統(tǒng) 連接測(cè)序法熒光/光學(xué)25-35很高測(cè)序通量；在廣為接受的幾種第二代平臺(tái)中，所要拼接出人類(lèi)基因組的試劑成本最低測(cè)序運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)；讀長(zhǎng)短，造成成本高，數(shù)據(jù)分析困難和基因組拼接困難；儀器昂貴第三代太平洋生物科學(xué)公司PacBio SMRT實(shí)時(shí)單分子DNA測(cè)序熒光/光學(xué)1000高平均讀長(zhǎng)，比第一代的測(cè)序時(shí)間降低；不需要擴(kuò)增；最長(zhǎng)單個(gè)讀長(zhǎng)接近3000堿基并不能高效地將DNA聚合酶加到測(cè)序陣列中；準(zhǔn)確性一次性達(dá)標(biāo)的機(jī)會(huì)低（81-83%）；DNA聚合酶在陣列中降解；總體上每個(gè)堿基測(cè)序成本高（儀器昂貴）；Ion Torrent/生命技術(shù)公司PGM 合成測(cè)序法以離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管檢測(cè)pH值變化100-200對(duì)核酸堿基的摻入可直接測(cè)定；在自然條件下進(jìn)行DNA合成（不需要使用修飾過(guò)的堿基）一步步的洗脫過(guò)程可導(dǎo)致錯(cuò)誤累積；閱讀高重復(fù)和同種多聚序列時(shí)有潛在困難；牛津納米孔公司 gridION納米孔外切酶測(cè)序電流尚未定量有潛力達(dá)到高讀長(zhǎng)；可以成本生產(chǎn)納米孔；無(wú)需熒光標(biāo)記或光學(xué)手段切斷的核苷酸可能被讀錯(cuò)方向；難于生產(chǎn)出帶多重平行孔的裝置第27頁(yè)/共29頁(yè)第二十八頁(yè)，共30頁(yè)。THANK YOU第28頁(yè)/共29頁(yè)第二十九頁(yè)，共30頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)會(huì)計(jì)學(xué)。第2頁(yè)/共29頁(yè)。第4頁(yè)/共29頁(yè)。13.5 days（Hiseq 3000/4000）