自從人類基因組計劃完成以來，新一代測序（NGS）成本降低的速度已經(jīng)大大超過了摩爾定律。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新，Illumina將人類基因組測序成本降低到了1000美元，率先實(shí)現(xiàn)了“一千美元測序一個人類基因組”的設(shè)想。新一代測序成本的持續(xù)降低，促使NGS更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、更加普及。

NGS工作流程中的一個關(guān)鍵步驟即為待測序的DNA文庫的制備。然而，在NGS技術(shù)廣泛普及的今天，更高通量的需求使得手動制備文庫的過程成為整個工作流中亟待突破的瓶頸。手動制備文庫的過程繁瑣耗時，許多步驟需要計時，沒有安全停止點(diǎn)，導(dǎo)致操作人員工作時間延長。這些因素促使自動化制備文庫成為實(shí)驗(yàn)室的理想之選。

Biomek NGeniuS系統(tǒng)是一款全自動文庫制備系統(tǒng)。從DNA樣品一鍵啟動，運(yùn)行過程無需值守，使用免費(fèi)的已驗(yàn)證文庫制備應(yīng)用程序，每批次可支持運(yùn)行4-24任意數(shù)量的樣品。

圖1  Biomek NGeniuS全自動文庫制備系統(tǒng)

Illumina DNA Prep技術(shù)是Illumina文庫制備系列產(chǎn)品中Z快速、靈活的DNA測序解決方案之一。Illumina DNA Prep 使用了 On-bead tagmentation測序化學(xué)技術(shù)，采用連接磁珠的轉(zhuǎn)座酶，與在游離狀態(tài)下進(jìn)行的酶切法片段化反應(yīng)相比，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更均一的酶切法片段化反應(yīng)。獨(dú)特的連接磁珠的轉(zhuǎn)座酶技術(shù)集成了DNA提取、片段化、文庫制備和文庫歸一化步驟，這有助于簡化工作流程，減少所需的樣本起始量，縮短手動操作時間和周轉(zhuǎn)時間。Illumina DNA Prep產(chǎn)品代表了Illumina文庫制備測序化學(xué)技術(shù)的Z 新進(jìn)展，擁有快速、集成的工作流程，適合廣泛的應(yīng)用，從人類全基因組測序到擴(kuò)增子、質(zhì)粒和各種微生物。

我們使用Biomek NGeniuS系統(tǒng)分別對1ng、50ng和500ng三種投入量的DNA自動構(gòu)建全基因組文庫，并分析得到的文庫質(zhì)量與測序數(shù)據(jù)質(zhì)量。以1ng 蠟樣芽孢桿菌DNA起始運(yùn)行制備的22個文庫，平均大小為560bp；以50ng 人類DNA起始運(yùn)行制備的12個文庫和以500ng 人類DNA起始運(yùn)行制備的3個文庫，平均大小分別為628bp和664bp。

圖2  以22個蠟樣芽孢桿菌 gDNA 為起始樣品，使用Illumina DNA 制備文庫制備試劑盒在 Biomek NGeniuS 系統(tǒng)上創(chuàng)建的文庫和兩個陰性對照；文庫的平均片段大小為 560 bp。

圖3  不同DNA類型文庫的平均大小

文庫制備完成后，使用NextSeq 500/550 High Output v2.5（300 Cycles）在Illumina NextSeq 550系統(tǒng)中對文庫進(jìn)行2x151bp測序。NextSeq 550運(yùn)行的測序結(jié)果其中88%的堿基得分為Q30或更高。此外，12個人類gDNA文庫使用帶有S4流動槽的Illumina NovaSeq測序儀上重新測序，以實(shí)現(xiàn)更高的覆蓋深度。NovaSeq 運(yùn)行生成的測序數(shù)據(jù)，其中 85.8% 的堿基得分為 Q30 或更高。

在與對應(yīng)的參考基因組進(jìn)行比對后，所有文庫通過序列映射定位到參考基因組的reads均高于95%。人類gDNA文庫正確配對的reads百分比（平均98.5%）平均高于蠟樣芽孢桿菌文庫（平均93.4%）。所有文庫的測序重復(fù)率均低于3.2%，平均為2.2%。

圖4  NextSep550測序結(jié)果

表1  在Biomek NGeniuS文庫制備系統(tǒng)上使用Illumina DNA Prep library kit的測序結(jié)果。

自動化制備的DNA文庫的產(chǎn)量、片段大小和測序數(shù)據(jù)表明，使用 Biomek NGeniuS 系統(tǒng)對 Illumina DNA Prep library kit的自動化制備的文庫具有 >97.7% 的比對率、低重復(fù)率。生成的文庫符合 Illumina DNA Prep library kit建議的文庫大小范圍。

實(shí)驗(yàn)證明，Biomek NGeniuS系統(tǒng)與Illumina DNA Prep library kit配套使用，可以成功生產(chǎn)高質(zhì)量的適合在Illumina平臺上測序的全基因組測序文庫。

＊ 以上產(chǎn)品僅用于工業(yè)及科研，不用于臨床診斷，禁忌內(nèi)容或注意事項(xiàng)詳見說明書。