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基因分型工具PK:PCR vs. 芯片

【字体: 时间:2015年12月25日 来源:生物通

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  在人类基因组中,基因变异以许多不同的形式存在,包括体细胞突变、单核苷酸多态性(SNP)、拷贝数变异(CNV)和结构改变(插入缺失,Indel)。研究这些变异需要强大的基因分型工具。在这里,我们将介绍两大类工具,帮助你从基因分型实验中收集到更详细的信息。

在人类基因组中,基因变异以许多不同的形式存在,包括体细胞突变、单核苷酸多态性(SNP)、拷贝数变异(CNV)和结构改变(插入缺失,Indel)。研究这些变异需要强大的基因分型工具。在这里,我们将介绍两大类工具,帮助你从基因分型实验中收集到更详细的信息。

PCR型分析

“QIAGEN为分析基因变异提供了从样品到见解的完整流程,”QIAGEN生物学研究内容的负责人Vikram Devgan如是说。这家公司的GeneRead DNAseq Targeted Panels V2利用多重PCR对目标基因进行靶向富集。它可富集与某种疾病相关的基因和变异,促进对癌症遗传学的了解。集合也可以定制,包含项目需要的其他基因或基因组区域。

此外,这种集合适用于任何测序仪和样品类型,包括FFPE组织、液体活检和单细胞样品。靶向富集需要3个小时,而整个流程在短短4天内完成。数据分析是通过QIAGEN的软件平台Biomedical Genomics Workbench来实现的。“通过分析流程、工具以及可视化模块的广泛选择,它能够准确地将FASTQ转换成VCF文件,实现疾病标志物的发现和验证。”

罗氏提供的LightCycler 2.0实时定量PCR仪也适合SNP的检测。分析可在玻璃毛细管中开展,运行时间不到30分钟。其他特点包括高度多重的分析,让研究人员可同时筛查多个基因型。另一个基于PCR的方法是安捷伦科技的AriaMx系统。这台实时定量PCR仪融合了先进的热循环仪、光学系统和LED激发光源,以及完整的数据分析软件。它的检测系统能检测SYBR Green和TaqMan探针,带来分析设计的灵活性。

赛默飞世尔科技也提供了OpenArray平台,这是一个高通量的实时定量PCR系统,能分析、确认和筛选基因型。这个系统具有快速、经济和高通量的特点。每个工作日能够筛选5184个样品,产生超过11万个基因型,而不需要机器人。微型化的分析形式减少了试剂消耗,也保留了珍贵的样品,让分析更加经济。

芯片工具

Illumina在基因分型应用上也提供了多个工具。例如,Infinium Assay是一个基于芯片的系统,利用两步法的检测过程拷问基因组标记。精心设计的50聚探针与感兴趣的位点选择性杂交,在拷问标记前一个碱基终止。标记特异性是由酶促单碱基延伸赋予的,以掺入标记的核苷酸。

之后,双色荧光染色让标记的核苷酸可被Illumina HiScan或iScan成像系统检测到,它们鉴定颜色和信号强度。对于基因分型分析,红色和绿色信号指定每个等位基因,其中纯合子可通过红色/红色或绿色/绿色信号来表示,而杂合子可通过红色/绿色(黄色)信号来表示。对于甲基化分析,颜色指定了CpG位点的甲基化状态。在数据分析方面,Illumina提供了GenomeStudio、Beeline和Assay Design Tool,方便芯片数据的分析和定制芯片的设计。

当你需要一个高通量、可扩展的基因分型方案时,可考虑一下Affymetrix的Axiom® 平台。Axiom 2.0分析是一个基于芯片的基因分型分析,拷问SNP位点、插入缺失或CNV。Affymetrix的Axiom基因分型技术支持多个应用,包括但不限于群体遗传学、生物样本库的流行病学研究、全基因组关联研究、药物基因组学分析、HLA分型和临床试验的患者分层。

“Axiom基因分型方案带来了一个特别灵活的选择,各种预设计的芯片覆盖广泛的群体,”Affymetrix战略营销经理Marijo Gallina谈道。这些芯片的优化设计将GWAS和精细作图都融合在一项研究中。“Axiom基因分型方案的预设计芯片以最新的SNP内容带来了高性价比的探索能力,”Gallina说。

据Gallina介绍,若需要定制芯片,则可以利用Affymetrix新颖的模块化内容方式来创建。“这些预设计的内容模块充分利用了Axiom基因组数据库的力量,这个数据库含有940万个变异,且还在不断增长,”她说。这是Axiom技术的一个主要特征,除了让定制更经济,它还简化了设计芯片的过程。

这个系统的限制在于,设计探针时需要先了解芯片上包含的所有变异,因此只能检测已知的变异。“不过,大型测序计划,如千人基因组计划,鉴定出了绝大多数的人类变异,因此将这个限制降至最低程度。这些数据不断增加基因组覆盖度和芯片的实用性。”

在软件方面,Affymetrix建议将Axiom Analysis Suite与Axiom芯片平台配合使用。“这个软件有着用户友好的设计和直观的图形用户界面,让用户只需点击几下,就能设置理想参数和完成所有步骤,”Gallina说。

了解基因变异

基于PCR的方法可选择性扩增目标基因,提高了分析的灵敏度。此外,荧光实现了纯合子和杂合子的区分。这种功能提供了重要的线索,特别是在肿瘤基因筛查时。相比之下,基于芯片的基因分型工具提供了更广泛的内容。这些芯片也是高度可定制的,相当灵活。大家可选择任一种方法或两者的组合,来开展你们的基因分型实验。

(作者:James Netterwald / 生物通编译)

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