目前最常用的第二代测序技术是哪一种

目前最常用的第二代测序技术是哪一种,第1张

二代测序就是一种技术,不过测序原理分几种,一种是illumina的边合成边测序原理,目前使用最多,还有就是life的h离子转换ph的测序方法。

现有的技术平台主要包括Roche/454 GS FLX、Illumina/Sol-exa GenomeAnalyzer、Helicos BioSciences公司的HeliScope™ Single Molecule Sequencer、美国Dana-her Motion公司推出的Polonator;

以及连接法测序 (sequencing by ligation),即通过引物来定位核酸信息,技术平台有Applied Biosystems/SOLiD™ system。

扩展资料:

第二代测序技术的背景:

1、DNA测序技术:

长期以来,DNA测序技术一直是分子生物学相关研究中最常用的技术手段之一,从一定程度上推动了该领域的快速发展。人类基因组计划、转录组分析、微生物基因组重测序、单核苷酸的多态性 (single nucleotide polymorphisms,SNP) 分析等方面也促进的其他生物学领域的研究和发展。

每一代测序技术的更替都标志着生物学中基因芯片、数据分析、表面化学、生物工程等技术领域有了新的突破,从而应用在了测序领域,大大降低了测序成本,提高了测序效率,使测序向着高通量、低成本、高安全性和商业化的方向发展

2、第一代DNA测序:

尽管第一代 DNA 测序技术以其可达 1000 bp 的测序读长、99999% 的高准确性帮助人们完成了大量的测序工作,但其测试速度慢、成本高、通量低等方面的不足,也致使其不能得到大众化的应用。

随着科学技术的进步以及科研人员对测序技术的努力开发,2005 年 Roche 公司发布的 454 测序系统标志着测序技术跨人高通量并行测序的时代。

第二代 DNA 测序技术又称大量并行测序技术 (massive parallel sequencing,MPS)、高通量测序技术(high—throughput sequencing,HTS),以低成本、99% 以上的准确度,1次可对几百、几千个样本的几十万至几百万条 DNA 分子同时进行快速测序分析。

这一时期的代表技术有 Roche 公司的 454、Illumina公司的 Solexa、ABI公司的SOLID,由于该时期的测序技术十分前沿,因而市场主要被这三家公司所垄断

包括Sanger测序,STR亲子鉴定、法医鉴定,SnaPshot测序技术,实时荧光定量PCR。
上个世纪末90年代,与“曼哈顿原子d计划”和“阿波罗登月计划”具有同样划时代意义的“人类基因组计划”启动,这是人类第一次在分子水平上全面地认识自我。随着人类基因组计划的开展,人们对基因与疾病的关系认识更加深入,有机会通过对基因缺陷的检测分析来判断各种疾病发生的风险,并由此衍生出一种新的健康服务项目—基因测序。
Sanger测序经过38年的发展已相当完善,成本也降低了10倍以上,现在国际上仍然是基因测序行业的金标准和主力军。sanger测序是目前所有基因测序的国际金标准,是包括荧光定量PCRTaqman探针法、普通PCR法、芯片法、二代测序法、质谱法等方法的金标准。
2010年以来,出现了很多新一代测序仪产品,新一代测序成本低、数据大、速度快,但都有待成熟,准确度不够高。
(一)、Sanger测序
被检测的DNA碱基顺序依次读出800bp以上,是一代所有测序和新一代所有测序的金标准。代表仪器美国ABI3730XL,Sanger测序一般医院很少开展,开展的都发公司做。耗时长达 13年之久的人类基因组计划也是依靠Sanger测序法才得以最终完成的。Sanger 测序是针对已知致病基因的突变位点设计引物,进行PCR 扩增直接测序。单个突变点的扩增(包括该位点在内的外显子部分片段的扩增),不必将该点所在基因的全部外显子都扩增。所以单基因或部分基因控制的疾病样本检测,Sanger 测序可以发挥精准和成本低的优势。
(二)、STR亲子鉴定、法医鉴定
通过测定DNA片段的长度和颜色,来确定遗传关系。是sanger测序技术基础上,发展起来的一个技术,所用仪器与sanger测序所用仪器一样,检测原理一样,一台设备装两套检测软件,一台仪器具有三个功能。代表仪器美国ABI 3130、3130XL、3730仪器,一般司法机构和sanger测序公司拥有该仪器,医院没有。
亲子鉴定就是通过对DNA遗传片段检测,判定父母与子女之间的亲缘关系。
(三)、SnaPshot测序技术
SNaPshot技术是美国应用生物公司(ABI)开发,是荧光标记单碱基延伸的分型技术,也称小测序,主要针对中等通量的SNP突变分型项目检测。通常用于10~30个SNP突变位点分析。是sanger测序技术基础上,发展起来的一个技术,和sanger测序仪器一样,检测原理一样,一台设备装有两套检测软件,一台仪器具有三个功能。代表仪器美国ABI3130、3130XL、3730仪器,一般sanger测序公司拥该有仪器。
优势:1、分型准确,2、通量高,3、检测速度快,4、不受SNP位点多态性特性限制,5、不受样本个数限制。SNaPshot技术是新一代测序技术(包括二代测序和芯片测序)SNP突变检测的金标准,sanger测序技术又是SNaPshot技术突变检测的金标准。
(四)、实时荧光定量PCR
利用荧光信号积累实时监测整个PCR过程,最后通过标准曲线(或者与内参对照)对未知模板进行定量分析。代表仪器美国ABI 7500荧光定量PCR仪等,一般三甲医院都有该类仪器,普及较好。使用方便维护简单。1、突变寻找:定量PCR TaqMan探针杂交。2、基因定量:相对荧光定量PCR,医学上用来检测细菌或病毒RNA的表达量。荧光定量PCR是1996 年由美国ABI 公司推出的一种新定量实验技术。
实时荧光定量PCR应用领域:临床疾病诊断:各型肝炎、艾滋病、禽流感、结核、性病等传染病诊断和疗效评价,地中海贫血、血友病、性别发育异常、智力低下综合症、胎儿畸形等优生优育检测,肿瘤标志物及瘤基因测序,遗传基因测序。

文章摘录: >目前最常用的是二代,首先两者原理不一样,目前二代有边合成边测序的illumina还有life的半导体芯片技术,三代主要是pacbio的;三代读长长可以达到kb级别但目前测序深度和数据量较低,二代读长短一般是75到300单端测序或双端测序最长到600,深度较深

随着高通量测序技术飞速发展,人们对微生物的认知也在逐渐深入。凌恩生物每天都会接到全国各类型微生物测序样本,上到山巅土壤,下至深海底泥;有老师研究植物根际和叶内微生物,也有老师关注动物昆虫肠道生理代谢的奥秘。为了得到能够研究的测序结果,规范标准的取样及送样是成功的前提。

在样本送测前,我们要注意以下几点:

1、取样使用的工具及容器必须经过灭菌处理;

2、取样后及时做好标记,记录取样相关信息;

3、样本送测前做好备份,防止意外发生丢失珍贵样本;

4、送测样本使用标准容器承装,在容器上标记清晰,送样不宜过多;

5、寄送时保持低温环境,建议使用干冰配送;

6、可使用凌恩微生态样本保真液,高品质样本是决定高品质研究成果的第一步。

常规土壤类样本取样方法-农田/森林/草原土壤等

(1) 取样方法

按实验设计确定采样范围,取样器具需事先消毒灭菌处理。采样时应去除地表杂质,根据需要挖取相应深度(如5~20 cm)的土壤,置于冰上运至实验室。去除可见杂质,建议过2 mm无菌筛网。同一样方多点样本等量混合均匀后取5~10 g,保存无菌EP管中,进行核酸提取,或-80℃保存备用。若不能自行提取,可置于干冰寄送至公司。

注:建议戴一次性手套、口罩,进行严格取样和 *** 作,尽可能减少人为的污染。

根际土壤样本取样方法-作物/蔬菜/草木根系等

(1)作物类(含草地等矮小植物)根际土壤取样方法

a 采集植物植株,去除根部大块土壤,置于冰上运输至实验室;

b 晃动根部,去除根部松散的土壤后,使用无菌刷子从根部收集残留土壤;

c 同一样方多点取样土壤样本等量混合均匀后,液氮速冻,置于-80℃冰箱保存。

(2)林木类根际土壤取样方法

a 采集地面下 10-20 cm 根际土壤,置于冰上运输至实验室;

b 过 2-5 mm 孔径无菌筛网;

c 同一样方多点取样土壤样本等量混合均匀后,液氮速冻,置于-80℃冰箱保存。

若不能自行提取,可置于干冰寄送至公司提取。

注:取样器具请事先消毒灭菌处理。若为真菌根际土壤,请务必尽可能去除菌丝体残留,减少对 DNA/RNA 提取的干扰。

植物表面微生物取样方法

(1)取样方法

依据实验设计,进行样方设置,每一样方进行多点取样,同一样方点等量混匀成一个样本。植物根部组织可以通过摇晃振荡或无菌刷子去除根表粘附土壤。

(2)样本前处理

将植物组织浸没于无菌PBS溶液,180rpm孵育20min;取出植物组织,再次加入无菌PBS溶液,180rpm孵育20min,取出植物组织,再次加入无菌PBS溶液,超声波洗涤10min(参数:160 W,30s/30s),最后取出植物组织至于-80度冰箱保存备用。

将三次洗涤液汇总,过02um滤膜(或12000g离心10min,收集沉淀),收集滤膜至于-80度冰箱保存。

植物内部微生物取样方法

(1)依据实验设计,进行样方设置,每一样方进行多点取样,同一样方点等量混匀成一个样本。

(2)对植物组织进行表面消毒 *** 作或者使用上一步“ 植物表面微生物取样”中处理过的植物组织,液氮速冻后,研磨成粉,即可用来进行核酸的提取。

植物组织表面消毒具体 *** 作如下:

无菌水洗涤30s,70%无菌乙醇洗涤2min,2,5% NaClO(含01% Tween 80)浸泡5min后转移至70%无菌乙醇浸泡30s,最后使用无菌水洗涤植物组织3次,即视为对植物组织表面进行无菌化。

表面无菌化的植物组织至于-80度冰箱保存备用或进行核酸提取。

植物根表面微生物取样方法

(1)将所研究的物体放在事先灭好的无菌容器当中;

(2)加入PBS缓冲液后进行振荡,使得微生物从物体表面充分的脱落并聚集在PBS缓冲液当中,震荡至少2h以上;

(3)直接提取PBS缓冲液中的微生物或者将缓冲液用滤膜过滤之后再进行DNA的提取。

PBS浓度和PH有要求:浓度是用1x的,PH值是74,一般买回来的PBS是10x的,建议稀释到1x。

注意: 建议优先使用超声波洗涤 。

空气样本微生物取样方法

使用空气抽滤机,使空气通过 022 μm 滤膜,滤膜上有可见覆盖物(过滤时间越长,收集的空气中的灰尘越多,菌数量越多),收集完成后取下滤膜。滤膜置于冻存管中,液氮速冻,干冰寄送到实验室。

注意:由于样本特殊,微生物含量较少,建议多保管备份保存。

水体样本微生物取样方法

送样量:扩增子直径3-4cm滤膜1-2张;宏基因组直径3-4cm滤膜>=2张;

(1)研究目的进行确定水体的取样深度和范围;

(2)采样后进行滤膜过滤,选择合适孔径的滤膜,对于澄清水体或者略浑浊水体,选用022μm或者045μm的滤膜,取样体积大于5L;对于浑浊水体,建议先用大孔径的滤膜过滤一遍,再用小孔径的滤膜过滤;

(3)水体泥样的采集提供大于5g样本;

(4)用大体积干冰运输,且要保证我方在收到样品开箱检验时有足够的干冰剩余。

注意:扩增子项目将2-3L水体过滤到1-2张滤膜(022或045um)后装入到离心管中;宏基因组项目将10L水体过滤到>=2张滤膜(022或045um)后装入到离心管中。

活性污泥与水体/地表沉积物类样本取样方法

(1)活性污泥

从活性污泥装置中取大于10 ml的悬浮污泥样本(约5-10 g沉降物),保存无菌EP管中,放入液氮或置于冰上,立即运至实验室进行核酸提取,或-80℃保存备用。

注:若液态污泥样本沉降物较少,可适当增加取样量。

(2)水体/地表沉积物

取距离水底/地表0-10 cm(具体按实验需要而定)的沉积物5~10 g,保存无菌取样袋或EP管中,置于冰上运送至实验室进行核酸提取,或-80℃保存备用。若不能自行提取,可置于干冰寄送至公司提取。

微生物在地球上无处不在,从陆地到海洋,从衣物到皮肤,甚至我们的身体内部。

繁衍、变异、自然选择和生存斗争,是所有生物必须经历的。

因为生命的第一要义,是生存。

为了生存,必须斗争,生物之间为了争夺资源,以及生物与自然环境之间,都存在着斗争 ,在这个过程中,有些微生物能够与人类和平共处,甚至互利共生,而有的微生物则会使人患病,通常有细菌、真菌、病毒、支原体,以及衣原体,这些就是临床上的病原微生物。

自然选择需要经历漫长的过程,但是近年来环境污染,药物滥用,加快了病原微生物的进化速度,耐药菌,超级菌的出现,严重威胁着人类健康。

还有一些微生物,本来与人类没有交集,原先只存在于自然界,而有人为了猎奇,食用野生动物,从而把这些动物身上携带的病毒带到了人类社会,如本世纪初的非典病毒(Severe Acute Respiratory Syndromes, SARS)就是例子,这类新型病毒对公共卫生健康形成了巨大的挑战,个别人的贪婪,给全世界的人们带来了巨大的灾难。

当健康受到了威胁,对付细菌,人类发明了抗生素, 对付病毒,发明了抗病毒药物,但要如何治疗,第一步是找出元凶,而这在临床上往往存在困难。

传统的血常规,或者器官和组织的影像学指标能够判断感染的可能性,但并不能作为确诊的依据,比如血常规只能告诉你是否有细菌或病毒感染,但不能告诉你是什么细菌或病毒,还需要进一步检查才能确诊,以便对症下药。

实验室检查,如抗原检测、核酸检测、代谢产物检测以及毒素检测才是明确感染、指导治疗和判断预后的重要手段。

为了克服传统方法的不足,下一代测序技术(Next-generation sequencing technology,NGS)在病原微生物检测中的应用具有非常大的优势,如:

当然,NGS的缺点也是有的:

即便有不足,但NGS的技术优势更为明显,在疑难微生物,以及难以培养甚至无法分离培养的少见菌属的鉴定,特别是新型病原微生物的暴发流行监测方面,NGS快速、准确和高分辨率的特点,使其成为病毒鉴定的金标准,在流行病学分型中发挥着重要作用。

新型冠状病毒(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)正肆虐全球,目前尚无疫苗和特效药,人们除了戴口罩,注意个人卫生以及增加社交距离外别无他法,面对汹涌的疫情,再一次提醒人类,要放下自己是万物之灵的傲慢,因为微生物才是当之无愧的地球之王,它们在这个星球上生存的历史比人类更长,种类和数量也比人类要多得多。

我们不能,也不应该试图消灭所有微生物。我们之间的关系,不只有对抗,还有合作,但是当我们的健康受到威胁时,也要勇于斗争。

物竞天择,适者生存,人类与微生物的合作与斗争,必将永远进行下去。


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