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Illumina 、 454 、 ABI 测序仪比较 Illumina 测序仪 Illumina 公司的新一代测序仪 Genome Analyzer 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 2007 年花费 6亿美金的巨资收购了 Solexa ,就是为了促成 Genome Analyze r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 200 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) 。 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。 DNA 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。 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 DNA 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(比如免疫沉淀、显微切割等)中。这也是很多研究人员所考虑的因素。 3. 简单、快速、自动化 Genome A