DNA测序标准实验流程(V1.3版)

DNA测序标准实验流程(V1.3版)
DNA测序标准实验流程(V1.3版)

DNA测序标准实验流程(V1.2版)1.对DNA的要求

纯度:OD

260 / OD

280

= 1.6 ~ 2.0,

PCR产物用量:每反应15 -20ng(片段大于3KB可加两倍DNA)。

质粒DNA用量:每反应20 -25ng(插入片段大于3KB质粒要加两倍DNA)。

1300载体本身序列就比较长,我们建议每反应加50-80ng。

每个小组一次配100份BD MIX(BD 0.4ul,5*buffer 1.8ul,water 2.8ul)长期保存,每个反应体系加5ul

2.P CR产物的测序PCR反应(测序PCR反应中只要加一个引物就可以,需要加热盖)

标准反应体系: 10ul体系

试剂用量

纯化的P CR产物(15-20 ng / μL) 1 μL (片段大于3KB可加两倍DNA)

引物(2 pmol / μL) 1 μL

BigDye (2.5 x) 0.4 μL

BigDye Seq Buffer (5 x) 1.8μL

灭菌去离子水 5.8μL

96 °C 1 min → (96 °C 10 sec → 50 °C 5 sec → 60 °C 2 min) x 25个循环→ 4 °C保温

质粒DNA的测序PCR反应

标准反应体系: 10ul体系

试剂用量

质粒DNA (20-25 ng / μL) 1 μL (插入片段大于3KB质粒要加两倍DNA)

引物(2 pmol / μL) 1 μL

BigDye (2.5 x) 0.4 μL

BigDye Seq Buffer (5 x) 1.8 μL

灭菌去离子水 5.8 μL

96 °C 1 min → (96 °C 10 sec → 50 °C 5 sec → 60 °C 2 min) x 25个循环→ 4 °C保温

注意:BigDye (2.5 x)是一种含有DNA聚合酶和荧光物质的混合物,非常昂贵,平时都放在-20度保存。加之前拿出来放在冰上融化,用完马上放回-20冰箱。BigDye (2.5 x)和BigDye Seq Buffer (5 x)可以混合后一起加到反应体系,有多的话可以放在-20冰箱,下次还能使用。

BIGDYE尽量避光,一般用铝珀纸遮盖。P CR样品处理过程中如在室温放置和酒精挥发阶段都尽量用铝珀纸遮盖或者放入抽屉,有利于样品的稳定性。

3.测序产物纯化

单个0.2 mL离心管离心方法:

1. 每孔加入1μL 7.5M NH3Ac,26μL 100%酒精,盖好,震荡4次。(酒精和NH3Ac先混合好,而且要比样品数多预算几个)

2. 台式离心机12000 x g 4°C离心20 min,马上用枪吸尽上清液。(DNA很微量,基本看不到,所以枪头不要碰到DNA沉积处)

3. 每孔加入100μL 75% 酒精,12000 x g 4°C离心10 min,马上用枪吸尽上清液。(如果不是马上操作,DNA沉淀很可能

浮起,被吸走,所以如果没有及时吸去上清的话,要重新离心5MINS。)

4. 让酒精在室温避光(抽屉)挥发干净(至少20mins),加入10 μL Hi-Di Formamide溶解DNA。

5. 在PCR仪上变性:95 °C 4 min,4 °C 4 min。上机测序。

96孔板整板离心方法:

1. 每孔加入1μL 7.5M NH3Ac,26μL 100%酒精,盖好,震荡4次。(酒精和NH3Ac先混合好,而且要比样品数多预算几个)

2. 板式离心机4000 x rpm 4°C离心30min;马上倒置96孔板,弃上清,倒置在洗水纸上,离心500rpm,1mins。

3. 加100μL 75% 酒精,4000 rpm 4°C离心20 min;马上倒置96孔板,弃上清,离心500rpm,1mins。

4.让酒精在室温避光(抽屉)挥发干净(至少15mins),加入10 μL Hi-Di For mamide溶解DNA。

5. 在PCR仪上变性:95 °C 4 min,4 °C 4 min。上机测序。

4. 部分相关试剂

酒精:100%酒精使用国产分析纯;75%酒精用去离子水配制。

BigDye (2.5 x) -20度保存

BigDye Seq Buffer (5 x) 4度保存

7.5M NH3Ac 4度保存

Hi-Di For mamide -20度保存

黄方亮

2009.10.27日整理

宏基因组学概述

宏基因组学概述

————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期: ?

宏基因组学概述 王莹,马伊鸣 (北京交通大学土木建筑工程学院环境1402班) 摘要:随着分子生物学技术的快速发展及其在微生物生态学和环境微生物学研究中的广泛应用,促进了以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科——微生物环境基因组学(又叫宏基因组学、元基因组学,英文名Metagenomics)的产生和快速发展。宏基因组学通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能.在短短几年内,宏基因组学研究已渗透到各个领域,包括海洋、土壤、热液口、热泉、人体口腔及胃肠道等,并在医药、替代能源、环境修复、生物技术,农业、生物防御及伦理学等各方面显示了重要的价值。本文对宏基因组学的主要研究方法、热点内容及发展趋势进行了综述 关键词:宏基因组宏基因组学环境基因组学基因文库的构建 Macro summary of Metagenomics WangYing,Ma Yi-Ming (BeijingJiaotongUniversity, Institute of civil engineering,)Key words:Metagenome; Metagenomics;The environmental genomics 宏基因组学(Metagenomics)又叫微生物环境基因组学、元基因组学。它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能。它是在微生物基因组学的基础上发展起来的一种研究微生物多样性、开发新的生理活性物质(或获得新基因)的新理念和新方法。其主要含义是:对特定环境中全部微生物的总DNA(也称宏基因组,metagenomic)进行克隆,并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质;或者根据rDNA数据库设计引物,通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息。 1.起源 宏基因组学这一概念最早是在1998年由威斯康辛大学植物病理学部门的Jo Handelsman等提出的,是源于将来自环境中基因集可以在某种程度上当成一个单个基因组研究分析的想法,而宏的英文是"meta-",具有更高层组织结构和动态变化的含义。后来伯克利分校的研究人员Kevin Chen和LiorPachter将宏基因组定义为"应用现代基因组学的技术直接研究自然状态下的微生物的有机群落,而不需要在实验室中分离单一的菌株"的科学。 2 研究对象 宏基因组学(Metagenomics)是将环境中全部微生物的遗传信息看作一个整体自上而下地研究微生物与自然环境或生物体之间的关系。宏基因组学不仅克服了微生物难以培养的困难, 而且还可以结合生物信息学的方法, 揭示微生物之间、微生物与环境之间相互作用的规律, 大大拓展了微生物学的研究思路与方法, 为从群落结构水平上全面认识微生物的生态特征和功能开辟了新的途径。目前, 微生物宏基因组学已经成为微生物研究的热点和前沿, 广泛应用于气候变化、水处理工程系统、极端环境、人体肠道、石油污染、生物冶金等领域, 取得了一系列引人瞩目的重要成果。 3 研究方法

临床分子病理实验室二代基因测序检测专家共识

四标准与规范四 DOI:10.3760/cma.j.issn.0529?5807.2017.03.001 基金项目:科技部卫生行业科研专项基金(201402001) 执笔人:叶丰(四川大学华西医院病理研究室);吴焕文(中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院病理科) 通信作者:梁智勇(中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院病理科,E?mail:liangzhiyong1220@yahoo.com);步宏(四川大学华西医院病理研究室/病理科,E?mail:hongbu@scu.edu.cn) 临床分子病理实验室二代基因测序检测专家共识 ‘临床分子病理实验室二代基因测序检测专家共识“编写组 近年二代基因测序(next?generationsequencing,NGS)技术快速发展,其应用已进展至临床检测,如遗传疾病二实体肿瘤二血液肿瘤二感染性疾病二人类白细胞抗原分析及非侵袭性产前筛查等三国内外有关学会已出台相关共识与指南以推动其在临床中的应用[1?4]三中华医学会病理学分会和中国抗癌协会肿瘤病理专业委员会前期组织病理二临床二生物信息等专家进行了充分讨论,拟在NGS的操作流程二数据处理二结果解读等方面作规范和建议,以规范NGS在分子病理领域的应用三 临床分子病理实验室NGS样本可采用甲醛固定石蜡包埋(formalin?fixedparaffin?embedded,FFPE)组织二新鲜组织二各种体液及其上清液二体液离心细胞蜡块二血浆/血液标本等三本共识特色是基于病理评估的组织样本(FFPE组织二新鲜组织)而形成的规范三测序分析范围基于目前临床需求,本共识着重于目标区域测序(panel)分析的实践三随着技术的更新和应用的成熟,本共识将持续更新以满足临床需求三 一二实验室总体要求 NGS检测实验室的总体设计与要求应参考‘分 子病理诊断实验室建设指南(试行)“二‘医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则“二‘个体化医学检测质量保证指南“二‘肿瘤个体化治疗检测技术指南“二‘个体化医学检测实验室管理办法“二‘测序技术的个体化医学检测应用技术指南(试行)“进行[5?7]三 1.NGS检测人员的资质要求:NGS检测技术人 员应具备临床病理学二分子生物学的相关专业大专 以上学历,并经过NGS技术的理论与技能培训合格,同时具有临检中心‘临床基因扩增实验室技术人员培训合格证“三数据分析人员应具有临床医学二分子生物学或遗传学知识背景并经生物信息学培训三最终报告应由中级或硕士以上具有病理学背景二经培训合格的本单位执业医师或者授权签字人(高级职称或医学博士学位)审核三 2.NGS检测实验室的区域设置要求:原则上 NGS实验室应当有以下分区:样本前处理区二试剂储存和准备区二样本制备区二文库制备区二杂交捕获区/多重PCR区域(第一扩增区)二文库扩增区(第二扩增区)二文库检测与质控区二测序区二数据存贮区三各工作区空气及人员流向需要严格按照‘医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则“配置三分区可根据实际情况合并,但是在前处理和建库时,血液样本与组织样本分开三 3.NGS检测试剂及项目要求:试剂和测序平台 应选择中国食品药品监督管理总局(CFDA)认可产品三涉及实验室自配试剂,应该有严格的试剂制备标准操作规程(SOP),需经过临床实验室自建项目(LDT)验证合格才可使用三每个NGS检测项目在验证时需要根据建库方法二测序平台和分析工具以及不同的突变类型,包括单碱基突变(singlenucleotidevariant,SNV)二小片段插入或者缺失(Indel)二基因拷贝数变异(copynumbervariations,CNV)二染色体结构变异(structuralvariation,SV)以及不同的样本类型(如FFPE组织二新鲜组织二全血二 胸水等)对特定panel的准确性二精确性二敏感性二特异性等性能参数进行LDT验证三应该有经过标准品测试的在不同的变异频率(mutantallelefrequencies,MAF)下,不同测序深度的灵敏度及特异度数据,确定不同样本的可信的测序深度三经验证后,SOP发生的任何改动,包括试剂二仪器二基因项目等都需要重新做验证三验证实验结果签名留底备案三 4.NGS检测实验室的质量管理要求:NGS检测 万方数据

临床基因检测实验室建设要求

临检实验室建设标准与要求 一、高通量测序(NGS)实验室简介 1.1NGS实验室又叫高通量测序检测实验室。NGS是下一代测序技术(N EXT G ENERATION S EQUENCING)即高通量测序技术的简称。高通量测序技术是 对传统S ANGER测序(称为一代测序技术)革命性的改变,可同时对几十万到几百万条核酸分子进行序列测定,同时高通量测序使得对一个物种的转录组和基因组进行细致全貌的分析成为可能,也称为深度测序 (D EEP SEQUENCING)。 1.2由于NGS技术对所检测的核酸模板进行大量扩增,容易出现实验室污 染导致检测结果准确性下降;另外NGS技术要求高、影响因素多,实验过程处理不当易导致检测结果准确性下降或检测失败。因此临床基因扩增检验实验室技术验收和规范化管理是NGS技术本身需要,也是在临床上顺利应用该技术前提。 二、NGS实验室临床应用的基本条件 2.1必须拥有符合临检中心相关规定的标准NGS实验室。 2.2检测设备必须符合标准NGS实验室设置要求:高通量测序仪及配套服 务器;高通量测序检测试剂盒;通用电脑;自动分析软件,实验室样本信息管理系统等。 2.3检测人员必须通过专门的技能培训,并获得省级以上卫生计生行政部门 颁发的临床基因扩增检验技术上岗证书。NGS实验室必须建立严格的实验室管理制度、建立标准化操作程序(SOP)、建立系列质量管理文

件等,确保实验室日常运行符合国家卫生部的要求,确保检测结果准确、确保实验室卫生安全,确保实验室长期稳定运行。 2.4NGS临床应用必须在无菌无尘环境下进行操作。 三、NGS实验室建设基本要求 3.1主体结构 主体为彩钢板、铝合金型材。室内所有阴角、阳角均采用铝合金50内圆角铝,从而解决容易污染、积尘、不易清扫等问题。结构牢固,线条简明,美观大方,密封性好。 3.2标准的各区分隔和气压调节 将检测过程分成试剂准备、样本制备、PCR扩增和高通量测序四个独立的实验区。整个区域有一个整体缓冲走廊。每个独立实验区设置有缓冲区,同时各区通过气压调节,使整个检测实验过程中试剂和标本免受气溶胶的污染并降低扩增产物对人员和环境的污染。 可打开缓冲区和PCR扩增区的排风扇往外排气,在实验区的外墙上和各扇门上都安装有风量可调的回风口,空气通过回风口向室内换气。 3.3消毒 在每个实验区和缓冲区顶部以及传送窗内部安装有紫外灯,供消毒用。在各区还设置移动紫外线灯,对实验桌进行局部消毒。 3.4机械连锁不锈钢传递窗

全基因组重测序数据分析

全基因组重测序数据分析 1. 简介(Introduction) 通过高通量测序识别发现de novo的somatic和germ line 突变,结构变异-SNV,包括重排 突变(deletioin, duplication 以及copy number variation)以及SNP的座位;针对重排突变和SNP的功能性进行综合分析;我们将分析基因功能(包括miRNA),重组率(Recombination)情况,杂合性缺失(LOH)以及进化选择与mutation之间的关系;以及这些关系将怎样使 得在disease(cancer)genome中的mutation产生对应的易感机制和功能。我们将在基因组 学以及比较基因组学,群体遗传学综合层面上深入探索疾病基因组和癌症基因组。 实验设计与样本 (1)Case-Control 对照组设计; (2)家庭成员组设计:父母-子女组(4人、3人组或多人); 初级数据分析 1.数据量产出:总碱基数量、Total Mapping Reads、Uniquely Mapping Reads统计,测序深度分析。 2.一致性序列组装:与参考基因组序列(Reference genome sequence)的比对分析,利用贝叶斯统计模型检测出每个碱基位点的最大可能性基因型,并组装出该个体基因组的一致序列。3.SNP检测及在基因组中的分布:提取全基因组中所有多态性位点,结合质量值、测序深度、重复性等因素作进一步的过滤筛选,最终得到可信度高的SNP数据集。并根据参考基 因组信息对检测到的变异进行注释。 4.InDel检测及在基因组的分布: 在进行mapping的过程中,进行容gap的比对并检测可信的short InDel。在检测过程中,gap的长度为1~5个碱基。对于每个InDel的检测,至少需 要3个Paired-End序列的支持。 5.Structure Variation检测及在基因组中的分布: 能够检测到的结构变异类型主要有:插入、缺失、复制、倒位、易位等。根据测序个体序列与参考基因组序列比对分析结果,检测全基因组水平的结构变异并对检测到的变异进行注释。

宏基因组测序技术检测方法

宏基因组测序技术检测标准 简介: 宏基因组测序介绍 宏基因组学是以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,通过现代基因组技术手段包括功能基因的筛选和测序分析,对环境中微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系以及环境之间的关系进行研究的新的微生物研究方法。随着高通量测序技术的发展,为宏基因组学研究提供了新的理想研究方法。高通量测序的方法无需分离环境中各种微生物,也无需构建克隆文库就可以直接对环境中所有微生物进行测序。可以真实客观的反映环境中微生物的多样性、种群结构、进化关系等。目前又可以分为针对16s DNA/18sDNA/ITS测序和针对宏基因组全序列的测序研究。下面就是对这两者的具体介绍。 一、16s DNA/18s DNA/ITS测序 16sDNA是最常用的微生物物种分子鉴定的标签,,通过对样品中16sDNA测序可以鉴定其中微生物物种的丰度和分布情况。目前,普遍使用Roche 454平台来对环境样品进行16s DNA测序。因为16s DNA序列比较相似,读长短的话,难以进行有效的比对,而454平台的平均读长在400bp左右,可以很好的避免此类问题。 二、宏基因组全测序 在这种测序方式中,我们可以假定一个环境中的所有微生物就是一个整体,然后对其中所有的微生物进行测序。这样我们就可以研究样品中的功能基因以及其在环境中所起的作用而不用关心其来自哪个微生物。可以发现新的基因,可以进行基因的预测,甚至有可能得到某个细菌基因组的全序列。此外,该项测序不单可以针对DNA水平,也可以针对全RNA进行基因表达水平的研究。 样品处理:

宏基因组样品收集主要有口腔,下呼吸道痰液,下呼吸道灌洗液,皮肤和粪便。样品采集遵照样品采集规范(人)所规定的操作来进行。尽量留足备份样品。核酸提取: 宏基因组核酸提取主要有两种方法:膜过滤法和直接裂解提取。对于液体样品如痰液,灌洗液两种方法都适用,对于固体样品如粪便宜采用直接裂解的方法。核酸提取后用NanoDrop ND-1000测定,260/280 = , 260/230 = ,电泳检测DNA 应是完整的一条带。 测序Sequencing 1)16S/18S测序: Sanger测序: 用于低通量的16S/18S DNA测序,提取宏基因组后,首先通过PCR将16S/18S 序列扩增出来,再将其连接到克隆载体上,导入感受态细胞,涂平板做蓝白斑筛选,选出阳性克隆提质粒,对质粒进行测序反应,测序反应后纯化后用ABI 3130或ABI 3730进行毛细管电泳测序。 由于其测序准确率比较高,而通量非常低,现通常用做二代测序结果的验证。454 Platform: 454平台主要包括两种测序系统:454 GS FLX+ System和454 GS Junior System。454 GS FLX+ System测序读长可以达到600-1000bp,通量450-700M,GS Junior System测序读长在400bp左右,通量在35M。

宏基因组测序技术检测方法模板

宏基因组测序技术 检测方法

宏基因组测序技术检测标准 简介: 宏基因组测序介绍 宏基因组学是以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,经过现代基因组技术手段包括功能基因的筛选和测序分析,对环境中微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系以及环境之间的关系进行研究的新的微生物研究方法。随着高通量测序技术的发展,为宏基因组学研究提供了新的理想研究方法。高通量测序的方法无需分离环境中各种微生物,也无需构建克隆文库就能够直接对环境中所有微生物进行测序。能够真实客观的反映环境中微生物的多样性、种群结构、进化关系等。当前又能够分为针对16s DNA/18sDNA/ITS测序和针对宏基因组全序列的测序研究。下面就是对这两者的具体介绍。 一、16s DNA/18s DNA/ITS测序 16sDNA是最常见的微生物物种分子鉴定的标签,,经过对样品中16sDNA测序能够鉴定其中微生物物种的丰度和分布情况。当前,普遍使用Roche 454平台来对环境样品进行16s DNA测序。因为16s DNA序列比较相似,读长短的话,难以进行有效的比对,而454平台的平均读长在400bp左右,能够很好的避免此类问题。 二、宏基因组全测序

在这种测序方式中,我们能够假定一个环境中的所有微生物就是一个整体,然后对其中所有的微生物进行测序。这样我们就能够研究样品中的功能基因以及其在环境中所起的作用而不用关心其来自哪个微生物。能够发现新的基因,能够进行基因的预测,甚至有可能得到某个细菌基因组的全序列。另外,该项测序不单能够针对DNA水平,也能够针对全RNA进行基因表示水平的研究。 样品处理: 宏基因组样品收集主要有口腔,下呼吸道痰液,下呼吸道灌洗液,皮肤和粪便。样品采集遵照样品采集规范(人)所规定的操作来进行。尽量留足备份样品。 核酸提取: 宏基因组核酸提取主要有两种方法:膜过滤法和直接裂解提取。对于液体样品如痰液,灌洗液两种方法都适用,对于固体样品如粪便宜采用直接裂解的方法。核酸提取后用NanoDrop ND-1000测定,260/280 = 1.8-2.0, 260/230 = 1.8-2.0,电泳检测DNA应是完整的一条带。 测序Sequencing 1)16S/18S测序: Sanger测序: 用于低通量的16S/18S DNA测序,提取宏基因组后,首先经过PCR将16S/18S序列扩增出来,再将其连接到克隆载体上,导

全基因组从头测序(de novo测序)

全基因组从头测序(de novo测序) https://www.360docs.net/doc/374958225.html,/view/351686f19e3143323968936a.html 从头测序即de novo 测序,不需要任何参考序列资料即可对某个物种进行测序,用生物信息学分析方法进行拼接、组装,从而获得该物种的基因组序列图谱。利用全基因组从头测序技术,可以获得动物、植物、细菌、真菌的全基因组序列,从而推进该物种的研究。一个物种基因组序列图谱的完成,意味着这个物种学科和产业的新开端!这也将带动这个物种下游一系列研究的开展。全基因组序列图谱完成后,可以构建该物种的基因组数据库,为该物种的后基因组学研究搭建一个高效的平台;为后续的基因挖掘、功能验证提供DNA序列信息。华大科技利用新一代高通量测序技术,可以高效、低成本地完成所有物种的基因组序列图谱。包括研究内容、案例、技术流程、技术参数等,摘自深圳华大科技网站 https://www.360docs.net/doc/374958225.html,/service-solutions/ngs/genomics/de-novo-sequencing/ 技术优势: 高通量测序:效率高,成本低;高深度测序:准确率高;全球领先的基因组组装软件:采用华大基因研究院自主研发的SOAPdenovo软件;经验丰富:华大科技已经成功完成上百个物种的全基因组从头测序。 研究内容: 基因组组装■K-mer分析以及基因组大小估计;■基因组杂合模拟(出现杂合时使用); ■初步组装;■GC-Depth分布分析;■测序深 度分析。基因组注释■Repeat注释; ■基因预测;■基因功能注释;■ ncRNA 注释。动植物进化分析■基因家族鉴定(动物TreeFam;植物OrthoMCL);■物种系统发育树构建; ■物种分歧时间估算(需要标定时间信息);■基因组共线性分析; ■全基因组复制分析(动物WGAC;植物WGD)。微生物高级分析 ■基因组圈图;■共线性分析;■基因家族分析; ■CRISPR预测;■基因岛预测(毒力岛); ■前噬菌体预测;■分泌蛋白预测。 熊猫基因组图谱Nature. 2010.463:311-317. 案例描述 大熊猫有21对染色体,基因组大小2.4 Gb,重复序列含量36%,基因2万多个。熊猫基因组图谱是世界上第一个完全采用新一代测序技术完成的基因组图谱,样品取自北京奥运会吉祥物大熊猫“晶晶”。部分研究成果测序分析结果表明,大熊猫不喜欢吃肉主要是因为T1R1基因失活,无法感觉到肉的鲜味。大熊猫基因组仍然具备很高的杂合率,从而推断具有较高的遗传多态性,不会濒于灭绝。研究人员全面掌握了大熊猫的基因资源,对其在分子水平上的保护具有重要意义。 黄瓜基因组图谱黄三文, 李瑞强, 王俊等. Nature Genetics. 2009. 案例描述国际黄瓜基因组计划是由中国农业科学院蔬菜花卉研究所于2007年初发起并组织,并由深圳华大基因研究院承担基因组测序和组装等技术工作。部分研究成果黄瓜基因组是世界上第一个蔬菜作物的基因组图谱。该项目首次将传

基因检测行业调研

基因检测行业调研 继上次基因检测产业调研之后,这两周我们再次调研了几家基因检测公司,并且拜访了一些行业专家,现将调研的重点内容整理如下,欢迎大家交流探讨。 一、基因检测公司梳理 目前全国涉及基因检测概念的公司有200余家,按照业务范围划分,这些公司可以分为:①最上游的基因检测仪器开发企业(测序仪、芯片扫描仪、PCR设备),②提供样本处理试剂和耗材的中上游企业(建库试剂盒、检测试剂盒、工具酶、基因芯片),③提供第三方基因检测服务的中游企业,④提供测序数据存储、分析和出具报告的下游企业,⑤还有将这三部分整合起来提供CRO服务的商业公司,当然如果公司研发实力和经济实力允许,大部分公司会选择向上下游产业链延伸,进一步提升自己的盈利能力。 按照基因检测公司的服务内容,主要可以分为四类:科研服务、第三方临床基因检测服务、直接面向个人的检测服务、非医疗基因检测服务(例如食品、环境、刑侦等方面的应用)。 1 科研中的基因检测服务又分为两种情况,第一种是纯科研服务,检测目的纯粹是满足科研需要,不作为医学诊断的依据;第二种是以科研的名义为患者提供医学诊断服务,医生在其中起主导作用,推荐有需要的患者去做基因检测,医生在其中所获得的好处是得到用药指导依据、科研数据、获得销售提成,这是当前肿瘤基因测序普遍采用的手段,因为目前国内还没有一种获批临床的肿瘤高通量检测试剂盒,只能以科研的形式变相的进行医学诊断从而获取收益。纯科研基因检测市场在百亿级别。 2 第三方临床检测机构是指批准为医院提供检测外包服务的独立医学检验实验室,大部分第三方临检机构都能开展分子诊断服务(需通过临检中心的PCR实验室认证),例如QPCR、ddPCR、基因芯片等,但是高通量测序在临床检测上的应用当前受到限制,只有在试点名单上的机构才能出具正式的临检报告,目前出台了第一批四个领域的试点名单,分别是遗传病诊断、产前筛查与诊断、植入前胚胎遗传学诊断、肿瘤基因测序,试点单位名单由卫计委医政医管局和妇幼司共同制定。临床基因检测的市场空间在千亿级别。 3 提供面向个人基因检测服务的商业公司,提供的是非诊断性基因检测,例如23andMe是美国本地唯一一家被FDA批准的能够直接向个人提供基于基因检测分析服务公司,业务范围也仅仅提供祖源分析、遗传病筛查、酒精耐受、基因寻亲这四类遗传分析服务,23andMe此前的疾病风险筛查和药物过敏分析被禁止,而我国有许多直接面向个人的基因检测商业机构,业务范围甚至包括疾病风险、天赋基因、个性特征分析等一系列基因分析服务,未来有加强监管和整合的压力。商业化B2C基因检测的市场空间在十亿级别。

DNA测序标准实验流程(V1.3版)

DNA测序标准实验流程(V1.2版)1.对DNA的要求 纯度:OD 260 / OD 280 = 1.6 ~ 2.0, PCR产物用量:每反应15 -20ng(片段大于3KB可加两倍DNA)。 质粒DNA用量:每反应20 -25ng(插入片段大于3KB质粒要加两倍DNA)。 1300载体本身序列就比较长,我们建议每反应加50-80ng。 每个小组一次配100份BD MIX(BD 0.4ul,5*buffer 1.8ul,water 2.8ul)长期保存,每个反应体系加5ul 2.P CR产物的测序PCR反应(测序PCR反应中只要加一个引物就可以,需要加热盖) 标准反应体系: 10ul体系 试剂用量 纯化的P CR产物(15-20 ng / μL) 1 μL (片段大于3KB可加两倍DNA) 引物(2 pmol / μL) 1 μL BigDye (2.5 x) 0.4 μL BigDye Seq Buffer (5 x) 1.8μL 灭菌去离子水 5.8μL 96 °C 1 min → (96 °C 10 sec → 50 °C 5 sec → 60 °C 2 min) x 25个循环→ 4 °C保温 质粒DNA的测序PCR反应 标准反应体系: 10ul体系 试剂用量 质粒DNA (20-25 ng / μL) 1 μL (插入片段大于3KB质粒要加两倍DNA) 引物(2 pmol / μL) 1 μL BigDye (2.5 x) 0.4 μL BigDye Seq Buffer (5 x) 1.8 μL 灭菌去离子水 5.8 μL 96 °C 1 min → (96 °C 10 sec → 50 °C 5 sec → 60 °C 2 min) x 25个循环→ 4 °C保温 注意:BigDye (2.5 x)是一种含有DNA聚合酶和荧光物质的混合物,非常昂贵,平时都放在-20度保存。加之前拿出来放在冰上融化,用完马上放回-20冰箱。BigDye (2.5 x)和BigDye Seq Buffer (5 x)可以混合后一起加到反应体系,有多的话可以放在-20冰箱,下次还能使用。 BIGDYE尽量避光,一般用铝珀纸遮盖。P CR样品处理过程中如在室温放置和酒精挥发阶段都尽量用铝珀纸遮盖或者放入抽屉,有利于样品的稳定性。 3.测序产物纯化 单个0.2 mL离心管离心方法: 1. 每孔加入1μL 7.5M NH3Ac,26μL 100%酒精,盖好,震荡4次。(酒精和NH3Ac先混合好,而且要比样品数多预算几个) 2. 台式离心机12000 x g 4°C离心20 min,马上用枪吸尽上清液。(DNA很微量,基本看不到,所以枪头不要碰到DNA沉积处) 3. 每孔加入100μL 75% 酒精,12000 x g 4°C离心10 min,马上用枪吸尽上清液。(如果不是马上操作,DNA沉淀很可能 浮起,被吸走,所以如果没有及时吸去上清的话,要重新离心5MINS。) 4. 让酒精在室温避光(抽屉)挥发干净(至少20mins),加入10 μL Hi-Di Formamide溶解DNA。 5. 在PCR仪上变性:95 °C 4 min,4 °C 4 min。上机测序。 96孔板整板离心方法: 1. 每孔加入1μL 7.5M NH3Ac,26μL 100%酒精,盖好,震荡4次。(酒精和NH3Ac先混合好,而且要比样品数多预算几个) 2. 板式离心机4000 x rpm 4°C离心30min;马上倒置96孔板,弃上清,倒置在洗水纸上,离心500rpm,1mins。 3. 加100μL 75% 酒精,4000 rpm 4°C离心20 min;马上倒置96孔板,弃上清,离心500rpm,1mins。 4.让酒精在室温避光(抽屉)挥发干净(至少15mins),加入10 μL Hi-Di For mamide溶解DNA。 5. 在PCR仪上变性:95 °C 4 min,4 °C 4 min。上机测序。 4. 部分相关试剂 酒精:100%酒精使用国产分析纯;75%酒精用去离子水配制。 BigDye (2.5 x) -20度保存 BigDye Seq Buffer (5 x) 4度保存 7.5M NH3Ac 4度保存 Hi-Di For mamide -20度保存 黄方亮 2009.10.27日整理

宏基因组学研究方法及应用概述

宏基因组学研究方法及应用概述彭昌文 (山东省济宁学院生物学系 273155) 颜 梅 (山东省曲阜师范大学生命科学学院 273165) 摘 要 本文简要介绍了宏基因组的概念,概述了其原理及应用。 关键词 宏基因组 宏基因组学 环境基因组学 基因文库的构建 迄今,人们对微生物世界的认识基本都来源于对占细菌总种数不到1%的微生物的单个种群的孤立研究结果。然而微生物是通过其群落而非单一种群来执行在自然界物质与能量循环中的作用的,对微生物群落作为整体的功能认识远远落后于对其个体的认识。这种状况不利于全面认识微生物在自然界所扮演的重要角色。为了获得完整的环境微生物基因表达产物,早在1978年许多学者就提出了直接从环境中提取微生物DNA的思路,1998年,AR I A D phar maceutical公司的科学家Handels man等首次提出宏基因组的概念[1]。宏基因组(the genomes of the total m icrobi ota found in nature)是指生境中全部微生物基因的总和[2]。它包含了可培养的和未培养的微生物的基因总和,微生物主要包括环境样品中的细菌和真菌。而宏基因组学就是一种以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,以功能基因筛选和测序分析为研究手段,以微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系等为研究目的的新的微生物研究方法,也称为微生物环境基因组学、元基因组学或生态基因组学。它主要研究从环境样品获得的基因组中所包含的微生物的遗传组成及其群落功能,为充分认识和开发利用非培养微生物,并从完整的群落水平上认识微生物的活动、最大限度地挖掘微生物资源,提供了可能,已成为国际生命科学技术研究的热点和前沿。 1 宏基因组学的研究方法 宏基因组学的研究过程一般包括从环境样品中提取基因组DNA,克隆DNA到合适的载体,导入宿主菌体,筛选目的转化子等工作,可分为三个步骤。 1.1 宏基因组的提取 在宏基因组筛选过程中,目的基因是整个核苷酸链中的一部分,因此样品前期的富集能够提高筛选命中率。DNA的提取是宏基因文库构建的关键步骤。提取步骤通常需要满足两个条件:既要尽可能提取样品所有微生物的基因,又要保持片段的完整和纯度。目前所开发的DNA提取方法有两种:细胞提取法和直接裂解法。直接裂解法包括物理法(冻融法、超声法、玻璃球珠击打法、液氮碾磨法)、化学法(常用化学试剂有表面活性剂、盐类、有机溶剂等)及酶裂解法。另外,依据提取样品总DNA前是否分离细胞,可以分为原位裂解法和异位裂解法。原位裂解法可以直接破碎样品中的微生物细胞而使DNA 得以释放,由于无需对样品微生物进行复苏,且黏附颗粒上的微生物细胞亦能被裂解,所得DNA能更好地代表样品微生物的多样性。此法操作容易、成本低,DNA 提取率高,但由于机械剪切作用较强,所提取的DNA 片段小(1~50kb),通常适用于构建小片段插入文库(以质粒和λ噬菌体为载体)的DNA提取。异位裂解法则先采用物理方法将微生物从样品中分离出来,然后采用较温和的方法抽提DNA。此法条件温和,可获得大片段DNA(20~500kb),纯度高,但操作繁琐、成本高、得率低,通常适用于构建大片段插入文库(以柯斯质粒或者细菌人工染色体为载体)的DNA提取。1.2 宏基因组文库的构建 宏基因组文库的构建需适宜的克隆载体。通常用于DNA克隆的载体主要包括质粒、黏粒和细菌人工染色体等。质粒一般用于克隆小于10kb的DNA片段,适用于单基因的克隆与表达。黏粒的插入片段可达40kb左右,细菌人工染色体插入片段可达350kb,可用来制备由多基因簇调控的微生物活性物质的完整代谢途径的相关片段文库。1.3 目的基因的筛选 目的基因的筛选方法包括序列分析和功能分析两种。序列分析适用于小片段DNA文库的基因筛选;而功能分析通常适用于大片段DNA文库的筛选。序列分析筛选不依赖于重组基因在外源宿主中的表达,因为所使用的寡聚核苷酸引物是直接通过DNA序列中的保守区域设计的,反映了氨基酸序列的保守性,可获得未知序列的目的基因。该方法对DNA量的要求不高,筛选到新活性物质的可能性较大。序列分析的另一个手段是对宏基因组克隆测序,无论是全部或随机测序都是发现新基因的有效手段。 对于功能分析而言,首先需获得目的克隆,然后通过序列和生化分析对其进行表征。此法能快速鉴定出全新且有开发价值的活性物质,可用于医药、工农业等行业。由于此法检出率较低,工作量较大,且受检测手段的限制,所以常要借助于高通量筛选。 2 宏基因组学的应用 2.1 在生态学方面的应用 当今微生物生态学研究的主要目的之一是将微生物与其所在环境中的代谢过程相联系。应用16s r DNA作为系统发育锚去鉴定属于某种微生物的克隆,然后对基因进行测序,从而获得

临床分子病理实验室二代基因测序检测专家共识

临床分子病理实验室二代基因测序检测专家共识

化治疗检测技术指南》、《个体化医学检测实验室管理办法》、《测序技术的个体化医学检测应用技术指南(试行)》进行。 1.NGS检测人员的资质要求:NGS检测技术人员应具备临床病理学、分子生物学的相关专业大专以上学历,并经过NGS 技术的理论与技能培训合格。数据分析人员应具有临床医学或分子生物学或遗传学知识背景并经生物信息学培训。最终报告应由中级或硕士以上具有病理学背景、经培训合格的本单位执业医师或者授权签字人(医学博士学位或高级职称)审核。 2.NGS检测实验室的区域设置要求:原则上NGS实验室应当有以下分区:样本前处理区、试剂储存和准备区、样本制备区、文库制备区、杂交捕获区/多重PCR区域(第一扩增区)、文库扩增区(第二扩增区)、文库检测与质控区、测序区、数据存贮区。各工作区空气及人员流向需要严格按照《医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则》。分区可根据实际情况合并,但是在前处理和建库时,血液样本应与组织样本分开。 3.NGS检测试剂及项目要求:试剂和测序平台均应选择中国食品药品监督管理总局(CFDA)认可产品。涉及到实验室自配试剂,应该有严格的试剂制备标准操作规程(SOP),需经过临床实验室自建项目(LDT)验证合格才可使用。每个NGS检测项目在验证时需要根据建库方法、测序平台和分析

工具以及不同的突变类型包括,单碱基突变single nucleotidevariant,SNVs、小片段插入或者缺失(Indels)、基因拷贝数变异Copynumber variations(CNVs)、染色体结构变异,structuralvariation(SVs)以及不同的样本类型(如FFPE组织、新鲜组织、全血、胸水等)对特定panel 的准确性、精确性、敏感性、特异性等性能参数进行LDT验证。应该有经过标准品测试的在不同的mutant allele frequencies(MAF)下,不同测序深度的灵敏度及特异性数据,确定不同样本的可信的测序深度。经验证后,SOP发生的任何改动,包括试剂、仪器、基因项目等都需要重新做验证。验证实验结果签名留底备案。 4.NGS检测实验室的质量管理要求:NGS检测主要包括实验操作和生物信息学分析两部分。实验操作部分包括样本准备、文库制备、编码(barcoding)、目标区域富集、测序等;生物信息学分析部分包括定位(mapping)、比对、变异识别、变异注释、变异解读及报告等。上述流程均需要建立实验室质量管理体系文件和SOP及机器运行和维护SOP,具有严格的室内质控措施;定期参加室间质评以有及持续的质量保证和改进计划。 二、NGS分析样本、基因panel和转运要求 NGS分析样本类型可采用FFPE样本、新鲜组织、各种体液上清液、体液离心细胞块石蜡包埋标本和血浆/血液标本等。

宏基因组学概述

宏基因组学概述 王莹,马伊鸣 (北京交通大学土木建筑工程学院环境1402班) 摘要:随着分子生物学技术的快速发展及其在微生物生态学和环境微生物学研究中的广泛应用,促进了以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科——微生物环境基因组学(又叫宏基因组学、元基因组学,英文名Metagenomics)的产生和快速发展。宏基因组学通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能.在短短几年内,宏基因组学研究已渗透到各个领域,包括海洋、土壤、热液口、热泉、人体口腔及胃肠道等,并在医药、替代能源、环境修复、生物技术,农业、生物防御及伦理学等各方面显示了重要的价值。本文对宏基因组学的主要研究方法、热点内容及发展趋势进行了综述 关键词:宏基因组宏基因组学环境基因组学基因文库的构建 Macro summary of Metagenomics Wang Ying, Ma Yi-Ming (BeijingJiaotongUniversity, Institute of civil engineering,) Key words: Metagenome; Metagenomics; The environmental genomics 宏基因组学(Metagenomics)又叫微生物环境基因组学、元基因组学。它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能。它是在微生物基因组学的基础上发展起来的一种研究微生物多样性、开发新的生理活性物质(或获得新基因)的新理念和新方法。其主要含义是:对特定环境中全部微生物的总DNA (也称宏基因组,metagenomic)进行克隆,并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质;或者根据rDNA数据库设计引物,通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息。 1.起源 宏基因组学这一概念最早是在1998年由威斯康辛大学植物病理学部门的Jo Handelsman等提出的,是源于将来自环境中基因集可以在某种程度上当成一个单个基因组研究分析的想法,而宏的英文是"met a-",具有更高层组织结构和动态变化的含义。后来伯克利分校的研究人员Kevin Chen和Lior Pachter 将宏基因组定义为"应用现代基因组学的技术直接研究自然状态下的微生物的有机群落,而不需要在实验室中分离单一的菌株"的科学。 2 研究对象 宏基因组学(Metagenomics)是将环境中全部微生物的遗传信息看作一个整体自上而下地研究微生 物与自然环境或生物体之间的关系。宏基因组学不仅克服了微生物难以培养的困难, 而且还可以结合生物信息学的方法, 揭示微生物之间、微生物与环境之间相互作用的规律, 大大拓展了微生物学的研究思路与方法, 为从群落结构水平上全面认识微生物的生态特征和功能开辟了新的途径。目前, 微生物宏基因组学已经成为微生物研究的热点和前沿, 广泛应用于气候变化、水处理工程系统、极端环境、人体肠道、石油污染、生物冶金等领域, 取得了一系列引人瞩目的重要成果。 3 研究方法 宏基因组学的研究过程一般包括样品和基因(组)的富集;提取特定环境中的基因组 DNA;构建宏基因组 DNA 文库;筛选目的基因;目的基因活性产物表达(图 1)五个步骤。

宏基因组测序技术检测方法

宏基因组测序技术检测方法

宏基因组测序技术检测标准 简介: 宏基因组测序介绍 宏基因组学是以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,通过现代基因组技术手段包括功能基因的筛选和测序分析,对环境中微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系以及环境之间的关系进行研究的新的微生物研究方法。随着高通量测序技术的发展,为宏基因组学研究提供了新的理想研究方法。高通量测序的方法无需分离环境中各种微生物,也无需构建克隆文库就可以直接对环境中所有微生物进行测序。可以真实客观的反映环境中微生物的多样性、种群结构、进化关系等。目前又可以分为针对16s DNA/18sDNA/ITS测序和针对宏基因组全序列的测序研究。下面就是对这两者的具体介绍。 一、16s DNA/18s DNA/ITS测序 16sDNA是最常用的微生物物种分子鉴定的标签,,通过对样品中16sDNA 测序可以鉴定其中微生物物种的丰度和分布情况。目前,普遍使用Roche 454平台来对环境样品进行16s DNA测序。因为16s DNA序列比较相似,读长短的话,难以进行有效的比对,而454平台的平均读长在400bp左右,可以很好的避免此类问题。 二、宏基因组全测序 在这种测序方式中,我们可以假定一个环境中的所有微生物就是一个整体,然后对其中所有的微生物进行测序。这样我们就可以研究样品中的功能基因以及其在环境中所起的作用而不用关心其来自哪个微生物。可以发现新的基因,可以进行基因的预测,甚至有可能得到某个细菌基因组的全序列。此外,该项测序不单可以针对DNA水平,也可以针对全RNA进行基因表达水平的研究。 样品处理: 宏基因组样品收集主要有口腔,下呼吸道痰液,下呼吸道灌洗液,皮肤和粪便。样品采集遵照样品采集规范(人)所规定的操作来进行。尽量留足备份样品。

人类全基因组测序

1 技术优势 全基因组测序(Whole Genome Sequencing,WGS)是利用高通量测序平台对人类不同个体或群体进行全基因组测序,并在个体或群体水平上进行生物信息分析。可全面挖掘DNA 水平的遗传变异,为筛选疾病的致病及易感基因,研究发病及遗传机制提供重要信息。 全基因组测序 平台优势 HiSeq X 测序平台 读长:PE150 通量:1.8T/run 测序周期:3 天 专为人全基因组测序准备、测序周期短、通量高

生物信息分析 技术路线 技术参数 样品要求 样本类型:DNA 样品 样本总量:≥1.0 μg DNA (提取自新鲜及冻存样本) ≥1.5 μg DNA (提取自FFPE 样本)样品浓度:≥ 20 ng/μl 测序平台及策略HiSeq X PE150 测序深度 肿瘤:癌组织(50X),癌旁组织/血液样本(30X)遗传病:30~50 X 项目周期37天

3 案例解析 该研究选取3个家系中6个患者和1个正常个体,首先使用基因芯片寻找纯合突变位点,然后对其中无亲缘关系的2例患者采用全基因组测序研究,在2例患者非编码区域均发现相同的变异,10号染色体PTF1A 末端发生一个点突变(chr10:23508437 A>G),且变异在患病人群和细胞试验中均得到了验证。研究解释了生长发育启动子隐性变异是罕见孟德尔遗传病的常见致病原因,同时说明许多疾病的致病突变也可能位于非编码区。 图1 检出的变异信息 智力障碍是影响新生儿心智发育的一类疾病。这项研究选取50个经过基因芯片和全外显子测序未确诊致病因子的trio 家系,全基因组测序检出84个de novo SNVs 和8个de novo CNVs,及一些结构变异(如VPS13B、STAG1、IQSEC2-TENM3),检出率为42%。揭示编码区的de novo SNVs 和de novo CNVs 是导致智力障碍的主要因素,全基因组测序可以作为可靠的遗传性检测应用工具。 案例一 单基因病研究——全基因组测序鉴定PTF1A末端增强子常染色体隐性突变导致胰腺 发育不全[1] 案例二 复杂疾病研究——全基因组测序解析智力障碍的主要致病因素[2] 图2 PTF1A 的家系图谱

NGS实验室建设规范标准与要求规范标准

NGS实验室建设标准与要求 一、高通量测序(NGS)实验室简介 1.1NGS实验室又叫高通量测序检测实验室。NGS是下一代测序技术(N EXT G ENERATION S EQUENCING)即高通量测序技术的简称。高通量测序技术是对传 统S ANGER测序(称为一代测序技术)革命性的改变,可同时对几十万到几百万条核酸分子进行序列测定,同时高通量测序使得对一个物种的转录组和基因组进行细致全貌的分析成为可能,也称为深度测序(D EEP SEQUENCING)。 1.2由于NGS技术对所检测的核酸模板进行大量扩增,容易出现实验室污染 导致检测结果准确性下降;另外NGS技术要求高、影响因素多,实验过程处理不当易导致检测结果准确性下降或检测失败。因此临床基因扩增检验实验室技术验收和规范化管理是NGS技术本身需要,也是在临床上顺利应用该技术前提。 二、NGS实验室临床应用的基本条件 2.1必须拥有符合临检中心相关规定的标准NGS实验室。 2.2检测设备必须符合标准NGS实验室设置要求:高通量测序仪及配套服务 器;高通量测序检测试剂盒;通用电脑;自动分析软件,实验室样本信息管理系统等。 2.3检测人员必须通过专门的技能培训,并获得省级以上卫生计生行政部门 颁发的临床基因扩增检验技术上岗证书。NGS实验室必须建立严格的实验室管理制度、建立标准化操作程序(SOP)、建立系列质量管理文件等,确保实验室日常运行符合国家卫生部的要求,确保检测结果准确、确保实验室卫生安全,确保实验室长期稳定运行。 2.4NGS临床应用必须在无菌无尘环境下进行操作。 三、NGS实验室建设基本要求 3.1主体结构

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