全新ABI与Illumina测序仪比较.doc

ABI 与 Illumina 、 454 测序仪比较 Illumina 测序仪 Illumin a 公司的新一代测序仪 Genome Analyze r 最早由 Solexa 公司研发,利用其专利核心技术“ DNA 簇”和“可逆性末端终结( reversible terminator )”, 实现自动化样本制备及基因组数百万个碱基大规模平行测序。 Illumina 公司于 200 7 年花费 6 亿美金的巨资收购了 Solexa ,就是为了促成 Genome Analyzer 的商品化。 Genome Analyzer 作为新一代测序技术平台, 具有高准确性, 高通量, 高灵敏度, 和低运行成本等突出优势, 可以同时完成传统基因组学研究(测序和注释)以及功能基因组学(基因表达及调控,基因功能,蛋白/ 核酸相互作用)研究。 Genome Analyzer 自上市以来, 已经为千人基因组计划立下了赫赫战功。今年早期, 荷兰科学家利用它首次绘出女性的基因组图谱。而就在前两周,《 Nature 》杂志上一连出现三个人类基因组图谱: 炎黄一号- 第一个亚洲人图谱; 第一个癌症病人图谱;第一个非洲人图谱。它们全是依赖 Genome Analyzer 完成的。哗, 一下就来仨! 这和第一个人类基因组图谱的 13 年形成了多么鲜明的对照。根据去年底的数据, Genome Analyzer 已售出约 20 0 台, 估计是市场占有率最广的。前不久, 华大基因再添置了 12 台, 准备放在香港和深圳的实验室, 至此华大基因已经有 29 台 Genome Analyzer 。而著名的麻省理工学院和哈佛大学 Broad 研究院拥有 47 台 Illumina 测序仪。众多实验室之所以选择 Illumina , 看中的无疑是 Genome Analyzer 的高性价比。上个月, Illumina 将 Genome Analyzer II 升级到 Genome Analyzer IIx ,距年底实现单次运行获得 95 GB 数据的宏伟目标又近了一步。 Genome Analyzer IIx 有两个核心特征: 其一是更大的试剂冷却器, 支持超过 100 个测序循环, 进一步提升了系统的易用性和自动化; 其二是全新的流动池支架, 让每轮运行所得的高质量数据增加 20% 。依靠系统软件和试剂的改进, Genome Analyzer IIx 现在能够支持 100 bp 以上的配对末端读长,并在每次运行中产生超过 20 GB 的高质量数据。 Genome Analyzer 技术的基本原理: 1. 文库制备将基因组 DNA 打成几百个碱基(或更短)的小片段, 在片段的两个末端加上接头(adapter) 。 2. 产生 DNA 簇利用专利的芯片, 其表面连接有一层单链引物, DNA 片段变成单链后通过与芯片表面的引物碱基互补被一端“固定”在芯片上。另外一端( 5’或 3’)随机和附近的另外一个引物互补,也被“固定”住,形成“桥(bridge) “。反复 30 轮扩增, 每个单分子得到了 1000 倍扩增, 成为单克隆 DNA 簇。 DN A 簇产生之后, 扩增子被线性化, 测序引物随后杂交在目标区域一侧的通用序列上。 3. 测序 Genome Analyzer 系统应用了边合成边测序( Sequencing By Synthesis )的原理。加入改造过的 DN A 聚合酶和带有 4 种荧光标记的 dNTP 。这些核苷酸是“可逆终止子”, 因为 3’羟基末端带有可化学切割的部分, 它只容许每个循环掺入单个碱基。此时,用激光扫描反应板表面,读取每条模板序列第一轮反应所聚合上去的核苷酸种类。之后, 将这些基团化学切割, 恢复 3' 端粘性, 继续聚合第二个核苷酸。如此继续下去, 直到每条模板序列都完全被聚合为双链。这样, 统计每轮收集到的荧光信号结果, 就可以得知每个模板 DNA 片段的序列。目前的配对末端读长可达到 2× 50 bp ,更长的读长也能实现,但错误率会增高。读长会受到多个引起信号衰减的因素所影响, 如荧光标记的不完全切割。 4. 数据分析自动读取碱基,数据被转移到自动分析通道进行二次分析。 Genome Analyzer 系统之所以如此畅销, 关键在于其技术上的优势。 1. 可扩展的超高通量 Genome Analyzer 系统目前每次运行后可获得超过 20 GB 的高品质过滤数据。这个技术的可扩展性保证了更高的数据密度和输出, 能用更少的经费完成更复杂的项目。到今年底,通量还有望上升到 95 GB ,相当于人类基因组的 30 倍覆盖度。 2. 需要样品量少 Genome Analyzer 系统需要的样品量低至 100ng , 能应用在很多样品有限的实验(