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PacBio Sequel概述

发布时间:2017-09-24 点击数:3033


PacBio Sequel概述



一、概述


近年来,以PacBio测序为代表的第三代基因测序技术逐渐兴起。美国太平洋生物科学公司推出的三代测序又称作SMRT测序,即单分子实时测序,该方法基于纳米小孔的单分子读取技术,无需扩增即可快速完成序列读取。三代测序被广泛应用于基因组研究中始于2013年PacBio成功推出商业化的三代测序仪PacBio RSII。经过不断的改良和升级,PacBio公司在2015年10月推出全新升级的三代测序仪PacBio Sequel测序系统,其具有的长读长、高通量、高准确率等特点定将为研究领域带来全新的三代测序体验。得益于测序系统的优化和光学系统的缩减,Sequel系统变得更加灵巧,身体体积和重量仅为原来的1/3,相对于Illumina Hiseq的体积也缩小11%,但是增大了SMRT Cell运作空间,大大提高了数据产出,减少测序成本。

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二、PacBio三代测序技术简介


SMRT测序的全称是Single Molecule, Real-Time Sequencing,即单分子实时测序,是PacBio推出的一项专利技术。顾名思义,SMRT技术核心就是能够实现单个DNA分子的测序,并且实时监控测序结果。

2.1 SMRT Cell


SMRT Cell是PacBio测序中用于DNA上样的芯片,样本完成建库后装载到Cell中才能进行上机测序。其概念可类比二代测序中经常提到的“Lane”。一次运行中(即一个Run),我们按照实验需求选择1 ~ 16个Cell进行测序。PacBio RS II系统配套的SMRT Cell数据产量为500 M ~ 1 G(每个SMRT Cell),最新升级的Sequel系统配套的SMRT Cell可产生5 ~ 10 G的数据(每个SMRT Cell),通量大大提升。

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2.2 ZMW孔


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零膜波导孔示意图

ZMW孔全称是Zero-Mode Waveguides,通常翻译为零模波导孔。Sequel测序仪的测序工作是以SMRT Cell为单位进行的,而每一个SMRT Cell中都含有大量这种圆形纳米小孔,直径为50 ~ 100 nm。该小孔利用了一种物理效应——零模波导,外径比激发光波长小,当DNA分子进入小孔后,因激发光从孔底发出的光不能穿透小孔进入上方的溶液区,仅被限制在底部一个足以覆盖被检测DNA部分的区域,进而收集该区域的信号,将背景噪音降到最低。PacBio RS II使用的SMRT Cell中,每个含有15万个ZMW孔,而最新的Sequel平台配套的升级版SMRT Cell中,每个含有100万个ZMW孔,进而通量提升7倍。


2.3 SMRT建库


与二代测序不同,SMRT技术在得到片段化DNA后,会将片段粘末端变成平端,两端分别连接环状单链:单链两端分别与双链正负链 连接上,得到一个类似哑铃(“套马环”)的结构,称为 SMRT Bell。DNA酶就在这个闭合的DNA链中运动,达到对DNA正反链反复测序矫正的效果。

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2.4 SMRT技术优势


1  单分子测序:可将某些复杂结构的DNA分子解开,进行精确的检测;

2  测序读长:平均测序读长达到10 ~ 18 kb,最长可超过60 kb;

3  准确度高:测序深度达到30×时,准确度达到99.999%(Q50);

4  敏感性强:可以检测频率在0.1%的Minor Variants;

5  无PCR扩增偏好性:样本不需要进行PCR扩增,避免了覆盖度不均一以及PCR Artifacts的产生;

6  最小的GC偏好性(GC bias):在极端高GC和极端低GC区域,可以轻松测定,从而保证序列的均匀覆盖度;

7  可直接检测碱基修饰:利用测序过程聚合酶反应的动力学变化,首次实现在测序的同时对碱基修饰进行直接检测。

2.5 SMRT测序应用



1 全长转录本测序

2 微生物&病毒复杂动态群体分析

3 环境微生物测序

4 表观遗传学检测

5 全基因组de novo测序

6 基因组草图的优化或基因组完成图绘制

7 全基因组测序&稀有变异鉴定

8 细胞器基因组测序


三、Sequel System特点与优势



1    测序通量增加7倍

2    测序成本显著降低

3    项目周期更短

4    配套的数据分析

Sequel与RS II系统比较


Sequel

RS II

平均Read长度

10 ~ 18 kb

10 ~ 15 kb

零膜波导孔数量

100万

15万

数据量/SMRT   Cell

5 ~ 10 Gb

500 Mb ~ 1 Gb

每次可运行的SMRT   Cell数

1 ~ 16

1 ~ 16

每个SMRT Cell的运行时间

0.5 ~ 6 hrs

0.5 ~ 6 hrs

四、欧易服务



专业的技术操作人员:具有十二年建库技术沉淀,具有丰富的样本处理和测序实验操作经验;

强硬的硬件支撑:已取得PacBio仪器运行环境、CLIA实验室、5S实验规范管理及ISO9001质量体系认证,拥有多套计算集群,保证数据产出质量和分析速度;

全面的分析内容:具有专业、成熟的生物信息分析团队,熟悉各种分析算法和软件,保证标准、个性化和售后调整分析的全面支撑,并在分析过程中与客户充分互动;

更高的服务标准:采取严格的质量标准、多重实验质控和完备的实验记录,确保更高的成功率、更低的样品损失及实验失败风险,并且客户可以参与整个测序的实验和分析过程,接受客户监督,更加透明和可信;

严谨的科学作风:尊重科学、尊重事实、务求严谨、不弄虚作假;

优秀的服务理念:核心团队平均12年以上技术服务领域工作经验,均具备良好职业操守及客户服务理念。