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知識分享丨常見的高通量測序DNA文庫構建的方法

發布時間:2023-06-12
本文介紹三種常見的用于高通量測序(NGS)的DNA文庫構建方法:接頭連接建庫,轉座酶建庫,PCR擴增子建庫。

本文介紹三種常見的用于高通量測序(NGS)的DNA文庫構建方法:接頭連接建庫,轉座酶建庫,PCR擴增子建庫。




連接接頭建庫

接接頭建庫是目前市場上應用比較廣泛的技術,其建庫方式已經很成熟。


基本過程是:首先通過物理打斷或酶切打斷的方式將提取好的基因組DNA片段化,片段化后的DNA末端需要進行補平修復和加A,再在DNA連接酶的作用下,再連接上接頭,最后通過PCR擴增,中間再穿插著純化/分選步驟就完成了文庫的構建。


優點:末修連接法建庫可以有效保留樣本幾乎所有基因組信息,非常有利于未知拷貝數和基因組變異的檢測,是全基因組測序和外顯子測序的主要建庫手段。


缺點:建庫過程中步驟相對較多,中間還穿插了多次的磁珠純化,繁瑣步驟容易造成誤差。





轉座酶建庫

       

       

轉座酶建庫技術的關鍵是Tn5轉座子,Tn5轉座子是一種細菌轉座子,本質是一段含有若干抗性基因和編輯轉座酶基因的DNA片段。將Tn5用于文庫構建時,可將DNA片段化、末端修復、接頭連接等多步反應轉變為一步反應,大大縮短建庫時間。Tn5用于建庫的體外轉座要素包含:轉座子的末端序列、靶DNA、轉座酶(Tnp)和Mg2+。

優點:

1.轉座子用于測序文庫構建時,將DNA片段化、末端修復、接頭連接等多步反應轉變為1步反應,極大縮短建庫時間,提高工作效率。

2.文庫構建的DNA投入量低至1ng,甚至是100pg,對于珍貴的樣本或者臨床上低核酸含量的樣本有很好的使用體驗。


缺點:

1.對DNA的純度和DNA濃度準確性要求較高,否則會影響打斷的效果。

2.與傳統的連接接頭建庫相比,單個反應的成本較高。





PCR擴增子建庫
PCR擴增子建庫是指利用PCR反應在待測DNA片段兩端加上接頭的方法,原理相對比較簡單,只需要兩輪PCR和兩步純化就可以得到目標區域的文庫,其中第一步是含通用序列的引物與目標區域結合,第二步通過PCR反應連接測序接頭,使得構建的文庫可以用于上機測序。

PCR擴增子建庫流程


優點:

1.PCR擴增子建庫通過定制引物Panel完成文庫構建。PCR擴增子建庫方法具有臨床應用性,可以針對疾病目標基因進行捕獲,提高目標基因檢測的覆蓋度和測序深度,解釋臨床結果。

2.PCR擴增子方法建庫可以通過單次測序反應檢測更多患者樣本,大大減少后期生信分析的任務,獲得的數據更易于儲存和管理。


缺點:

1.PCR擴增子建庫應用于全外顯子或全基因組建庫時,由于設計出的引物不能完全擴增出所有的待測片段會導致最終的文庫覆蓋率較低。

2.當擴增子之間有重疊時,為了避免重疊部分產生的短擴增子的優勢擴增的影響,需要有兩個或多個引物池,這樣就會導致試驗流程復雜且增加成本。

3.應用在mNGS檢測上,需要對致病菌有提前的預判,也違背了mNGS檢測無偏倚性的初衷,同時如果引物Panel設計的不夠全面,容易出現漏檢的情況。

4.多重PCR反應中容易出現引物二聚體的積累,引物二聚體的擴增會大量消耗引物本身和體系中其他的原料,甚至有抑制所需DNA序列擴增的效果。


東盛生物建庫試劑盒工作流程圖


東盛生物針對Illumina和MGI測序平臺開發了多款NGS文庫構建試劑盒,包括普通建庫試劑盒,酶切建庫試劑盒,快速建庫試劑盒,以及配套的接頭引物,可以快速、高效構建NGS文庫,兼容多種樣本類型以及PCR-free工作流程,對低起始量的樣本也具有很高的建庫效率,保證測序工作的順利和成功。





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