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OligoMix微阵列合成寡核苷酸用于靶
NGS测序在临床诊断研究中有着广泛的应用,因其测序覆盖率高,可检测罕见突变,满足小目标区域及大样本量检测等优势,已成为临床样品检测突变和变异的重要平台。
四种主流的捕获测序技术
随着技术的不断发展和革新,目前已有多种捕获测序技术用于基因富集或选择性扩增。这些技术的主要性能参数包括捕获特异性和灵敏度,大样本量检测和大范围目标区域捕获的能力,当然也包括费用。这些方法包括:分子倒位探针(MolecularInversionProbes,MIP)[1],液相杂交捕获(SolutionHybridSelection,SHS)[2],选择性基因组环化(SelectiveGenomicCircularization,SGC)[3,4]和寡核苷酸选择性测序(Oligo-SelectiveSequencing,OS-Seq)[5],均用于目标区域的选择性富集。
1.MIP方法中,特异性寡核苷酸探针与目标区域杂交,探针通过DNA聚合酶和DNA连接酶进行环化,从而将目标序列并入环状分子中,消化未环化的DNA,并对目标DNA进行PCR扩增和测序。
MIP技术原理(来源:NatMethods)
2.SHS方法中,带有生物素的特异性寡核苷酸探针与修饰的DNA文库进行杂交,并用磁珠抓取。未结合上探针的DNA被洗掉,目标DNA被洗脱下来并进行测序。
SHS技术原理(来源:NatBiotechnol)
3.SGC方法中,特异性寡核苷酸探针与片段化基因组DNA、通用性oligo载体进行孵育,在文库制备和测序前进行退火和连接,完成目标序列的环化。
SGC技术原理(来源:ProcNatlAcadSciUSA)
SGC法与MIP法的不同之处在于,SGC法将目标DNA序列直接并入环形分子中,而MIP法是将寡核苷酸探针进行环化。
4.OS-Seq方法中,特异性寡核苷酸修饰固定在流式细胞仪上,起捕获和测序底物作用的引物。
OS-Seq技术原理(来源:NatBiotechnol)
这几种捕获测序方法都各有优缺点,适用于特定的应用场景[6],但无疑都需要合成大量高质量的寡核苷酸。当合成序列的数量高达数千万时,传统柱式合成寡核苷酸的方法就显得非常昂贵。
OligoMix?寡核苷酸合成法
微阵列合成寡核苷酸的方法可以产生数以万计,高质量的寡核苷酸,合成成本低很多[7]。LCSciences(联川生物国际研发中心)的OligoMix?是一种高效的寡核苷酸合成方法,越来越多的用户采用OligoMix?进行捕获探针的制备和技术开发,已应用于MIP[8],SGC[9]和OS-Seq[5]靶向捕获测序中。
OligoMix?是基于LCSciences自主知识产权的μParaflo?微阵列合成技术合成,显著优于先前的微阵列合成方法(如使用特殊修饰寡核苷酸或喷墨式打印技术的微阵列合成方法)。
OligoMix?技术介绍
μParaflo?微流体芯片技术
μParaflo?平台的独特之处在于,集成了光生酸(PhotoGeneratedAcid,PGA)化学法,数字光刻(DigitalPhotolithography,DLP)技术和先进的微流体技术,可以实现高通量大规模并行原位合成高质量DNA[10]。
PGA化学法使用标准的寡核苷酸单体,不需要任何特殊修饰(修饰化的寡核苷酸单体被证明会降低耦合效率及保真性),可以确保高效的合成收率和高保真的合成质量。
DLP技术通过计算机编程来控制数字化光学设备,可以简单高效地在同一反应表面上并行合成大量不同的自定义序列,大大提高了合成灵活性,降低了合成成本,彻底摆脱了昂贵且不够灵活的物理掩模。
μParaflo?微流体平台的合成反应发生在皮升级反应室内,相比于在载玻片的开放表面上进行,这种合成反应更均匀充分。
OligoMix?微阵列合成法与柱式合成法的比较
对于基因表达谱分析这种典型的微阵列应用,合成的均一性可以通过图像过滤或多重复平均值来提高数据置信度。不过,对于探针合成的应用案例来说,对合成均一性的需求显著提升。因为合成的不均一性会直接体现在捕获探针混合物的质量上,无法通过数据处理来修正。
我们可以使用柱式合成法合成超高质量的寡核苷酸,但是正如前面提到的,当需要合成成千上万个自定义寡核苷酸时,上述方法有些不切实际。
我们对OligoMix?微阵列合成的寡核苷酸与柱式合成的寡核苷酸进行了比较,结果表明,靶向测序应用中OligoMix?与柱式合成的寡核苷酸具有相同的有效性[5],在对寡核苷酸质量有更高要求的应用中仍然适用(如基因合成[11-13]),这些应用要求寡核苷酸具有极高的保真度和纯度。
NGS技术对生物医学研究的影响是革命性的,目标捕获是一种检测致病突变和变异的有效方法,在临床应用中将发挥重大作用。随着对测序技术、捕获方法和寡核苷酸合成技术的不断改进,靶向测序将更好地应用于临床。
参考文献
1.PorrecaGJ,ZhangK,etal.()Multiplexamplificationoflargesetsofhumanexons.NatMethods.Nov;4(11),-36.
2.GnirkeA,MelnikovA,etal.()Solutionhybridselectionwithultra-longoligonucleotidesformassivelyparalleltargetedsequencing.NatBiotechnol27,–.
3.DahlF,StenbergJ,etal.()Multigeneamplificationandmassivelyparallelsequencingforcancermutationdiscovery.ProcNatlAcadSciUSA,–.
4.NatsoulisG,BellJM,etal.()AFlexibleApproachforHighlyMultiplexedCandidateGeneTargetedResequencing.PLoSONE6(6),e.
5.MyllykangasS,BuenrostroJD,etal.()Efficienttargetedresequencingofhumangermlineandcancergenomesbyoligonucleotide-selectivesequencing.NatBiotechnolOct23;29(11):-7.
6.MamanovaL,CoffeyAJ,etal.()Target-enrichmentstrategiesfornext-generationsequencing.NatMethods7(2),-18.
7.BakerM.()Microarrays,megasynthesis.NatMethods8(6),-60.
8.TeerJK,BonnycastleLL,etal.()Systematic白癜风图普通治疗白癜风需要多少钱