《NGS技術(shù)及測(cè)序儀》課件

NGS技術(shù)及測(cè)序儀NGS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于科研、醫(yī)療、食品安全等領(lǐng)域，并帶來(lái)了革命性的變化?；驕y(cè)序技術(shù)發(fā)展歷程1977年Sanger測(cè)序法問(wèn)世，標(biāo)志著基因測(cè)序時(shí)代的開(kāi)始。1990年人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)，開(kāi)啟了大規(guī)?；驕y(cè)序的時(shí)代。2005年NGS技術(shù)出現(xiàn)，測(cè)序速度和通量大幅提高，成本大幅下降。NGS技術(shù)原理概述11.DNA片段化將基因組DNA打斷成短片段。22.連接接頭在DNA片段兩端連接測(cè)序接頭。33.擴(kuò)增與測(cè)序?qū)B接接頭的DNA片段進(jìn)行擴(kuò)增和測(cè)序。44.數(shù)據(jù)分析將測(cè)序結(jié)果拼接成完整的基因組序列。NGS測(cè)序儀的發(fā)展歷程1第一代測(cè)序儀，例如ABI3730XL測(cè)序儀，效率低，成本高。2第二代測(cè)序儀，例如IlluminaHiSeq系列，通量大幅提升，成本大幅下降。3第三代測(cè)序儀，例如OxfordNanoporeMinION，讀長(zhǎng)更長(zhǎng)，測(cè)序速度更快。主流NGS測(cè)序儀平臺(tái)介紹Illumina平臺(tái)高通量，高準(zhǔn)確度，廣泛應(yīng)用于科研和臨床。IonTorrent平臺(tái)測(cè)序速度快，成本低，適合小型實(shí)驗(yàn)室和臨床應(yīng)用。OxfordNanopore平臺(tái)讀長(zhǎng)長(zhǎng)，測(cè)序速度快，適合全基因組測(cè)序和單細(xì)胞測(cè)序。Illumina平臺(tái)技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域高通量可同時(shí)測(cè)序數(shù)十億個(gè)DNA片段。高準(zhǔn)確度測(cè)序錯(cuò)誤率低，結(jié)果可靠。廣泛應(yīng)用基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域。IonTorrent平臺(tái)技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域半導(dǎo)體測(cè)序利用半導(dǎo)體芯片檢測(cè)DNA合成過(guò)程中的pH值變化。測(cè)序速度快可快速獲得測(cè)序結(jié)果，適合臨床應(yīng)用。成本低適合小型實(shí)驗(yàn)室和臨床應(yīng)用。第三代測(cè)序技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)1長(zhǎng)讀長(zhǎng)可測(cè)序數(shù)萬(wàn)堿基對(duì)的DNA片段。2單分子測(cè)序直接對(duì)單分子進(jìn)行測(cè)序，無(wú)需PCR擴(kuò)增。3應(yīng)用廣泛全基因組測(cè)序、單細(xì)胞測(cè)序、病原體檢測(cè)等領(lǐng)域。測(cè)序技術(shù)的分類與比較1第一代測(cè)序Sanger測(cè)序法，讀長(zhǎng)長(zhǎng)，準(zhǔn)確度高，成本高。2第二代測(cè)序Illumina，IonTorrent等，通量高，成本低，讀長(zhǎng)短。3第三代測(cè)序OxfordNanopore，PacBio等，讀長(zhǎng)長(zhǎng)，測(cè)序速度快，準(zhǔn)確度相對(duì)較低。測(cè)序讀長(zhǎng)、準(zhǔn)確度及產(chǎn)出量的比較100-1000bp讀長(zhǎng)第二代測(cè)序技術(shù)。10K-100Kbp讀長(zhǎng)第三代測(cè)序技術(shù)。99.9%準(zhǔn)確度第二代測(cè)序技術(shù)。100Gb-1Tb產(chǎn)量第二代測(cè)序技術(shù)。測(cè)序數(shù)據(jù)處理流程及分析方法數(shù)據(jù)清洗去除低質(zhì)量reads和接頭序列。數(shù)據(jù)比對(duì)將測(cè)序reads比對(duì)到參考基因組上。數(shù)據(jù)分析分析基因變異、表達(dá)量、甲基化等信息。測(cè)序數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制與評(píng)估質(zhì)量控制評(píng)估測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量，確保數(shù)據(jù)的可靠性。評(píng)估指標(biāo)GC含量、覆蓋度、讀長(zhǎng)分布等。NGS在新發(fā)病原體檢測(cè)中的應(yīng)用NGS在腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療中的應(yīng)用腫瘤基因檢測(cè)識(shí)別腫瘤驅(qū)動(dòng)基因，指導(dǎo)靶向治療。治療方案選擇根據(jù)基因檢測(cè)結(jié)果，選擇合適的治療方案。NGS在產(chǎn)前篩查中的應(yīng)用無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前篩查檢測(cè)胎兒染色體異常，降低出生缺陷風(fēng)險(xiǎn)。高通量測(cè)序可檢測(cè)更多染色體異常，提高篩查準(zhǔn)確率。NGS在寵物醫(yī)療中的應(yīng)用遺傳疾病檢測(cè)檢測(cè)寵物的遺傳性疾病，預(yù)防疾病發(fā)生。品種鑒定準(zhǔn)確識(shí)別寵物的品種，避免混淆。個(gè)性化醫(yī)療根據(jù)基因檢測(cè)結(jié)果，制定個(gè)性化的治療方案。NGS在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用污染物檢測(cè)檢測(cè)水體、土壤中的污染物，評(píng)估環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。微生物檢測(cè)檢測(cè)環(huán)境中的微生物種類和數(shù)量，評(píng)估環(huán)境質(zhì)量。生物多樣性評(píng)估環(huán)境的生物多樣性，保護(hù)生物資源。NGS在食品安全中的應(yīng)用1病原體檢測(cè)，例如沙門(mén)氏菌、大腸桿菌等。2過(guò)敏原檢測(cè)，例如牛奶、花生、海鮮等。3轉(zhuǎn)基因檢測(cè)，識(shí)別食品中的轉(zhuǎn)基因成分。測(cè)序技術(shù)的倫理與隱私考量基因隱私保護(hù)如何保護(hù)個(gè)人基因信息的安全，防止濫用。遺傳歧視如何防止因基因信息而導(dǎo)致的歧視。倫理決策如何制定基因測(cè)序技術(shù)的倫理規(guī)范，引導(dǎo)其健康發(fā)展。測(cè)序成本與測(cè)序時(shí)間的發(fā)展趨勢(shì)成本下降測(cè)序成本持續(xù)下降，推動(dòng)NGS技術(shù)的廣泛應(yīng)用。時(shí)間縮短測(cè)序時(shí)間不斷縮短，提高了測(cè)序效率。測(cè)序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與共享的挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)量巨大NGS數(shù)據(jù)量巨大，需要大量的存儲(chǔ)空間。數(shù)據(jù)安全如何保護(hù)測(cè)序數(shù)據(jù)的安全，防止泄露。數(shù)據(jù)共享如何促進(jìn)測(cè)序數(shù)據(jù)共享，推動(dòng)科研發(fā)展。測(cè)序數(shù)據(jù)分析軟件的發(fā)展現(xiàn)狀軟件種類繁多涵蓋數(shù)據(jù)清洗、比對(duì)、變異分析等各個(gè)環(huán)節(jié)。功能不斷完善軟件功能不斷完善，分析效率不斷提升。用戶友好一些軟件更加易于使用，降低了分析門(mén)檻。測(cè)序數(shù)據(jù)分析的自動(dòng)化與可視化自動(dòng)化分析簡(jiǎn)化分析流程，提高分析效率。可視化展示將分析結(jié)果以圖表的形式展示，更加直觀。人工智能在測(cè)序數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用1變異識(shí)別提高變異識(shí)別的準(zhǔn)確率。2數(shù)據(jù)分析提高分析效率和準(zhǔn)確性。3疾病預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)疾病風(fēng)險(xiǎn)，為精準(zhǔn)醫(yī)療提供支持。測(cè)序儀的發(fā)展趨勢(shì)與未來(lái)展望1讀長(zhǎng)更長(zhǎng)第三代測(cè)序技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，讀長(zhǎng)將更長(zhǎng)。2測(cè)序速度更快測(cè)序速度將進(jìn)一步提升，滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)需求。3成本更低測(cè)序成本將繼續(xù)下降，推動(dòng)NGS技術(shù)的普及。測(cè)序技術(shù)在科研和醫(yī)療領(lǐng)域的前景疾病診斷疾病診斷診斷各種疾病，提高診斷準(zhǔn)確率。藥物研發(fā)藥物研發(fā)加速藥物研發(fā)，開(kāi)發(fā)更加有效的藥物。精準(zhǔn)醫(yī)療精準(zhǔn)醫(yī)療根據(jù)個(gè)體基因信息，制定個(gè)性化的治療方案。測(cè)序行業(yè)的投資機(jī)會(huì)與風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)會(huì)測(cè)序技術(shù)發(fā)展