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PacBio Sequel概述

發布時間:2017-09-24 點擊數:6596


PacBio Sequel概述



一、概述


近年來,以PacBio測序為代表的第三代基因測序技術逐漸興起。美國太平洋生物科學公司推出的三代測序又稱作SMRT測序,即單分子實時測序,該方法基于納米小孔的單分子讀取技術,無需擴增即可快速完成序列讀取。三代測序被廣泛應用于基因組研究中始于2013年PacBio成功推出商業化的三代測序儀PacBio RSII。經過不斷的改良和升級,PacBio公司在2015年10月推出全新升級的三代測序儀PacBio Sequel測序系統,其具有的長讀長、高通量、高準確率等特點定將為研究領域帶來全新的三代測序體驗。得益于測序系統的優化和光學系統的縮減,Sequel系統變得更加靈巧,身體體積和重量僅為原來的1/3,相對于Illumina Hiseq的體積也縮小11%,但是增大了SMRT Cell運作空間,大大提高了數據產出,減少測序成本。

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二、PacBio三代測序技術簡介


SMRT測序的全稱是Single Molecule, Real-Time Sequencing,即單分子實時測序,是PacBio的一項技術。顧名思義,SMRT技術核心就是能夠實現單個DNA分子的測序,并且實時監控測序結果。

2.1 SMRT Cell


SMRT Cell是PacBio測序中用于DNA上樣的芯片,樣本完成建庫后裝載到Cell中才能進行上機測序。其概念可類比二代測序中經常提到的“Lane”。一次運行中(即一個Run),我們按照實驗需求選擇1 ~ 16個Cell進行測序。PacBio RS II系統配套的SMRT Cell數據產量為500 M ~ 1 G(每個SMRT Cell),最新升級的Sequel系統配套的SMRT Cell可產生5 ~ 10 G的數據(每個SMRT Cell),通量大大提升。

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2.2 ZMW孔


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零膜波導孔示意圖

ZMW孔全稱是Zero-Mode Waveguides,通常翻譯為零模波導孔。Sequel測序儀的測序工作是以SMRT Cell為單位進行的,而每一個SMRT Cell中都含有大量這種圓形納米小孔,直徑為50 ~ 100 nm。該小孔利用了一種物理效應——零模波導,外徑比激發光波長小,當DNA分子進入小孔后,因激發光從孔底發出的光不能穿透小孔進入上方的溶液區,僅被限制在底部一個足以覆蓋被檢測DNA部分的區域,進而收集該區域的信號,將背景噪音降到最低。PacBio RS II使用的SMRT Cell中,每個含有15萬個ZMW孔,而最新的Sequel平臺配套的升級版SMRT Cell中,每個含有100萬個ZMW孔,進而通量提升7倍。


2.3 SMRT建庫


與二代測序不同,SMRT技術在得到片段化DNA后,會將片段粘末端變成平端,兩端分別連接環狀單鏈:單鏈兩端分別與雙鏈正負鏈 連接上,得到一個類似啞鈴(“套馬環”)的結構,稱為 SMRT Bell。DNA酶就在這個閉合的DNA鏈中運動,達到對DNA正反鏈反復測序矯正的效果。

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2.4 SMRT技術優勢


1  單分子測序:可將某些復雜結構的DNA分子解開,進行精確的檢測;

2  測序讀長:平均測序讀長達到10 ~ 18 kb,最長可超過60 kb;

3  準確度高:測序深度達到30×時,準確度達到99.999%(Q50);

4  敏感性強:可以檢測頻率在0.1%的Minor Variants;

5  無PCR擴增偏好性:樣本不需要進行PCR擴增,避免了覆蓋度不均一以及PCR Artifacts的產生;

6  最小的GC偏好性(GC bias):在極端高GC和極端低GC區域,可以輕松測定,從而保證序列的均勻覆蓋度;

7  可直接檢測堿基修飾:利用測序過程聚合酶反應的動力學變化,首次實現在測序的同時對堿基修飾進行直接檢測。

2.5 SMRT測序應用



1 全長轉錄本測序

2 微生物&病毒復雜動態群體分析

3 環境微生物測序

4 表觀遺傳學檢測

5 全基因組de novo測序

6 基因組草圖的優化或基因組完成圖繪制

7 全基因組測序&稀有變異鑒定

8 細胞器基因組測序


三、Sequel System特點與優勢



1    測序通量增加7倍

2    測序成本顯著降低

3    項目周期更短

4    配套的數據分析

Sequel與RS II系統比較


Sequel

RS II

平均Read長度

10 ~ 18 kb

10 ~ 15 kb

零膜波導孔數量

100萬

15萬

數據量/SMRT   Cell

5 ~ 10 Gb

500 Mb ~ 1 Gb

每次可運行的SMRT   Cell數

1 ~ 16

1 ~ 16

每個SMRT Cell的運行時間

0.5 ~ 6 hrs

0.5 ~ 6 hrs

四、歐易服務



專業的技術操作人員:具有十二年建庫技術沉淀,具有豐富的樣本處理和測序實驗操作經驗;

強硬的硬件支撐:已取得PacBio儀器運行環境、CLIA實驗室、5S實驗規范管理及ISO9001質量體系認證,擁有多套計算集群,保證數據產出質量和分析速度;

全面的分析內容:具有專業、成熟的生物信息分析團隊,熟悉各種分析算法和軟件,保證標準、個性化和售后調整分析的全面支撐,并在分析過程中與客戶充分互動;

更高的服務標準:采取嚴格的質量標準、多重實驗質控和完備的實驗記錄,確保更高的成功率、更低的樣品損失及實驗失敗風險,并且客戶可以參與整個測序的實驗和分析過程,接受客戶監督,更加透明和可信;

嚴謹的科學作風:尊重科學、尊重事實、務求嚴謹、不弄虛作假;

優秀的服務理念:核心團隊平均12年以上技術服務領域工作經驗,均具備良好職業操守及客戶服務理念。



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