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九大测序平台对比(四)

2020.5.25
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

5.Helicos

企业: Helicos Biosciences

推出时间: 2008年

主流型号: HeliScope™ Single Molecule Sequencer(2008年推出)

样品要求: 1-3 μg,起始DNA体积不超过100 μL.

测序原理: 边合成边测序,可逆阻断测序

待测DNA被随机打断成小片段,在每个小片段(~200 bp)的末端加上poly-dA,并于玻璃芯片上随机固定多个poly-dT引物,其末端皆带有荧光标记,以利于精确定位。首先,将小片段DNA模板与检测芯片上的poly-dT引物进行杂交并精确定位,然后逐一加入荧光标记的末端终止子。这个终止子与Illumina的终止子可不一样,不是四色的,是单色的,也就是说所有终止子都标有同一种染料。在掺入了单个荧光标记的核苷酸后,洗涤,单色成像,之后切开荧光染料和抑制基团,洗涤,加帽,允许下一个核苷酸的掺入。通过掺入、检测和切除的反复循环,即可实时读取大量序列。最后以软件系统辅助,可分析出完整的核酸序列。

文库制备: Fragment, Mate-pair

模板制备: 单分子检测

读长: 25-55 bp,平均35 bp

测序通量: 21 to 35 Gb/run

时间/run: 8 days

碱基精确度: >20X覆盖度时一致性超过99.995%

变异检测能力(DNA重测序方面): SNP, CNV

成本: 仪器$999,000/台,测序$0.45-0.60/Megabase.

数据格式: Raw data:srf或者sms格式

分析软件: 推荐用Helisphere开放资源软件进行过滤比对

优点: 真正的单分子测序,无需前期扩增,不引入偏向性;特别适合RNA-Seq或RNA直接测序的应用,因为它能直接测序RNA模板,而无需将其转化成cDNA。检测碱基替换突变的误差率非常低,~0.2%。

缺点: 错误率高,Insertion 1.5%,Deletion 3.0%;Heliscope在面对同聚物时也会遇到一些困难,但可以通过二次测序提高准确度;由于在合成中可能掺有未标记的碱基,因此其最主要的错误来源是缺失。

经典案例: 1.Single-molecule sequencing of an individual human genome.

Dmitry Pushkarev,Norma F Neff & Stephen R Quake.Nat Biotechnol, 27. (9): 847-852.

(更多详见http://www.helicosbio.com/HeliSp ... id/169/Default.aspx)

备注: 特别适合RNA-Seq或RNA直接测序的应用

6.DNA Nanoball array

企业: Pacific Biosciences

推出时间: 2009年底Science论文发表,2010年推出

主流型号: DNA Nanoball array

样品要求: DNA 由

PicoGreen定量:推荐10ug,最少7.5ug。浓度:75-150ng/ul;体积:50-200ul;DNA长度:大分子量双链基因组DNA,大部分超过20kb.

测序原理: 边连接边测序

采用了高密度DNA(玻璃板)纳米芯片技术和非连续、非连锁联合探针锚定连接(cPAL)技术来进行测序。基因组随机打断成500bp随机长度的片段,两端接上接头,成环,限制性内切酶酶切,重复2次,最终连接成一个DNA环,现阶段4接头建库方法能够支持70bp单端测序(35bp双端测序)。接着,所示,每个DNA环在反应液中高速扩增,形成一个纳米球(DNB),这样每一个DNA环大约扩增了200次。然后把这些纳米球平铺到预先处理过的玻璃板上,形成纳米芯片。最后通过非连锁联合探针锚定连接(cPAL)技术进行测序,10bp长的探针上有一个锚定碱基(A or T or G or C),其他位置都是N,通过与模板的杂交连接反应,根据4种不同的碱基(A/T/G/C)会有四种不同的荧光信号,总共需要40种不同的锚定探针。每一种锚定探针杂交之后都会进行洗脱。通过DNB芯片的荧光显影结果及解码分析,我们可以确定每个DNB的核酸序列。

文库制备: 500bp

模板制备: 纳米球(DNB)

读长: 35PE

测序通量: 20-60G/run/flow slide,共18 个flow slide

时间/run: 9 days

碱基精确度: 99.999%

变异检测能力(DNA重测序方面): SNP、Indel、SV、CNV

成本: 只提供测序服务,不出售仪器。09年11月的WGS成本为$1726 (45×),$8005 (87×)

数据格式: 基础文本格式,*.tsv。可交付结果包括:序列变异、功能注释、数据总结报告 及一整套上述结果的支持数据。

数据由三部分组成,主要部分是reads和mappings,其次是assambly 和variations,summary report最少

分析软件: Genome comparison tools、Format conversion tools、Annotation tools、Reference tools,在开发中的还有用于癌症基因组分析的肿瘤-正常样本比对工具和用于家族基因组分析的工具,还有大规模比对工具可以同时比对数百个基因组。Complete Genomics Assembly Pipeline version 1.5.0

优点: 测序自动化,成本低,通量大

缺点: 读长短,分析软件不公开,样品要求高

经典案例: Identification by whole-genome resequencing of gene defect responsible for severe hypercholesterolemia. Jonathan Rios, et al. Human Molecular Genetics, Volume19, Issue22 Pp. 4313-4318.

Human Genome Sequencing Using Unchained Base Reads on Self-Assembling DNA Nanoarrays.Radoje Drmanac1,et al. Science, Vol. 327 no. 5961 pp. 78-81 .

Analysis of Genetic Inheritance in a Family Quartet by Whole-Genome Sequencing. Jared C. Roach,et al. Science, Vol. 328 no. 5978 pp. 636-639

The mutation spectrum revealed by paired genome sequences from a lung cancer patient.William Lee,et al.Nature ,Volume:465, Pages: 473–477

备注: mapping reads:40X/genome


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