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      新聞中心

      2021-12-31

      重磅首發!首個國產納米孔測序科研成果-法醫微單倍型分型準確性達99.83%!

      來源:齊碳科技官方公眾號

       


       

      微單倍型(microhaplotypes,MHs)是法醫學一種新型遺傳標記,由兩個及兩個以上連鎖SNP位點構成。MHs兼具STR和SNP遺傳標記的優點,具有擴增片段短,多態性好,突變率低等優勢,同時規避了優勢擴增和stutter峰的不足,其在法醫遺傳學領域極具應用潛力。

       

      侯一平教授團隊利用齊碳科技的納米孔測序平臺QNome-9604進行了7個批次的MHs(15個位點)測序分析,每批次包含10個無關個體和標準品DNA 9947A。


      1.將QNome測序數據對比Ion Torrent S5XL平臺產生的數據,在2310個等位基因分型中觀察到4個分型不一致,總體分型準確率達99.83%。其中3個不一致的原因可能是檢測位點處于多聚物區域,另一個則可能由于檢測位點位于測序起始位點50bp內,這個區域相對更容易發生短片段的插入缺失從而不利于SNP的準確檢出。


      2.為了更直觀的對比齊碳科技的QNome和Oxford Nanopore Technology的MinION平臺(芯片R9.4)研究團隊隨機挑取12個樣本和3個標準品DNA進行測序并對比結果。MinION平臺在450個等位基因分型中觀察到2個不一致,可能是因為這兩個SNP均處于更容易產生測序錯誤的同聚物區域內。QNome、MinION與Ion Torrent二代測序平臺分型不一致的MH位點見下圖,加粗字體表示不一致的堿基。

       

      3.通過分析7個批次的標準品DNA 9947A測序數據,該團隊對QNome納米孔測序平臺的穩定性進行了初步評估,結果顯示QNome平臺可以在不同的測序反應或者芯片中產生數據趨勢一致的結果。


      4.最后,為了從產生的測序數據中自動識別并獲得MHs分型,項目團隊還開發了微單倍型分型的生信分析工具:MHtyper(https://github.com/willow2333/MHtyper)。該工具不僅適用于QNome平臺,同樣也適用于MinION平臺。MHtyper分析流程如下圖所示:

       


       

      此項研究通過平行對比QNome平臺、Ion Torrent平臺及MinION平臺,初步展示了QNome等納米孔測序平臺應用于微單倍型分型研究的表現,提示了其應用于法醫領域的優勢和潛力,包括:

      1)輕量便攜和相對傳統平臺更便宜的優勢,使其可以作為及時相應現場應用需求的設備;

      2)可以同時分析幾乎所有法醫標志物(gDNA,mtDNA,表觀標志物);

      3)使用特殊功能進行更有效的防止宿主污染的物種鑒定(微生物、動物、植物鑒定)。


      相對傳統法醫鑒定平臺和二代測序平臺,納米孔測序具有其獨特的優勢,但作者也同樣針對分析結果表示,納米孔測序平臺仍有可優化空間,對QNome平臺提出了建議,包括1)進一步提升通量以滿足多樣本同時測序;2)優化文庫制備與測序試劑組分提升穩定性;3)優化堿基識別算法進一步提升準確性。此外,也希望能開發出適用于更大樣本量、更多法醫遺傳標志物的生物信息分析方法。



       

      四川大學華西基礎醫學與法醫學院侯一平教授表示,“全球法醫實驗室廣泛使用DNA檢測來偵破刑事案件。DNA測序對序列結構解析的優勢有益于法醫DNA分析。便攜的納米孔測序儀更加適用于犯罪現場分析,近來逐漸在法醫領域嶄露頭角。此次研究,我們釆用齊碳四代測序平臺進行了法醫遺傳標記研究,獲得了可喜的進展。


      納米孔基因測平臺可以直接對遺傳物質進行測序,避免擴增與GC偏好性,測序長度可以超過2Mb,適用于病原鑒定、司法刑偵、突變檢測、小基因組組裝、融合基因檢測、結構變異檢測等廣泛的應用場景,且具有表觀修飾檢測與蛋白質等其他小分子檢測的潛力。納米孔測序平臺還具有靈活便攜、通量靈活、單次使用成本低、操作難度低等優勢,除了中心化實驗室和平臺,更可用于基層醫院、小型實驗室、現場環境測序。


      齊碳科技致力于納米孔基因測序儀及配套試劑耗材的自主研發、制造與應用開發。除了文中提到的QNome-9604平臺外,齊碳科技于2021年12月正式發布了國內首款實現量產的全自主研發納米孔基因測序QNome-3841平臺,8小時可產出1-1.5Gb數據,單次測序準確率達90%,50x數據一致性準確率達99.9%。除了具備上述納米孔測序平臺的優勢外,還代表了體外診斷設備小型化、便捷化、國產化的發展趨勢,希望在未來更多地應用于臨床、司法、防疫、國防等多元領域。齊碳科技也將不斷探索、積極創新,持續提升產品性能,加速納米孔基因測序儀國產化時代進程!


      特別鳴謝四川大學華西基礎醫學與法醫學學院的侯一平教授團隊對本文的指導!

       


      參考文獻:

      [1]Wang, Z. et al. Forensic nanopore sequencing of microhaplotype markers using QitanTech’s QNome. Forensic Sci Int Genetics 102657 (2021) doi:10.1016/j.fsigen.2021.102657. 


      撰稿:產品部

      校稿、排版:市場部


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