Comment fonctionne la technologie de sélection de grands fragments d'ADN dans le séquençage NGS

La technologie de sélection de grands fragments d’ADN joue un rôle essentiel dans le séquençage NGS, en particulier dans la détection de variantes structurelles, assemblage du génome, et analyse des haplotypes. Vous trouverez ci-dessous ses principales applications et principes techniques:：

je. Scénarios d'application

Variante structurelle (SV) Détection

Défi: Séquençage conventionnel à lecture courte (par ex., Illumine) a du mal à capturer avec précision les variantes >1 ko (insertions, suppressions, inversion, translocations).

Solution: En sélectionnant de gros fragments d'ADN (10–50 Ko) pour la construction d'une bibliothèque, combiné avec un séquençage à lecture longue (PacBio/Nanopore) ou analyse de lecture liée, les SV complexes couvrant des régions répétitives peuvent être résolues.

Exemple: Événements de fusion dans les génomes du cancer (par ex., *ALK-EML4*) nécessitent souvent des données contenant de gros fragments.

Assemblage du génome de haute qualité

Défi: Les données à lecture courte entraînent souvent des erreurs d'assemblage dans les régions répétitives, provoquant la fragmentation du génome.

Solution: Gros fragments (par ex., Bibliothèques Fosmid) fournir une liaison physique à longue portée, permettant un assemblage continu d'échafaudages (5–10× amélioration du N50).

Exemple: Le Consortium T2T a rempli la finale 8% lacune dans le génome humain de référence utilisant les technologies Hi-C et ultra-longue lecture.

Phase d'haplotype

Défi: Le séquençage à lecture courte ne parvient pas à préserver la liaison allélique sur les sites hétérozygotes.

Solution: Technologies basées sur les codes-barres (par ex., 10X Génomique) reconstruire des blocs d'haplotype s'étendant sur des centaines de Ko.

Valeur: Critique pour le typage HLA et l’identification des liaisons génétiques à l’origine de maladies.

II. Technologies de sélection de base

1. Méthodes de séparation physique

Électrophorèse sur gel à champ pulsé (PFGE): Sépare les fragments >50 Ko pour le criblage d'échantillons métagénomiques ou complexes.

Sélection de perles magnétiques (SPRIselect): Récupère des tailles de fragments spécifiques (par ex., 0.1–10 ko ou >15 ko) en ajustant les ratios billes/échantillons.

2. Enrichissement basé sur les codes-barres

10X Genomics Chrome: Encapsule des fragments d'ADN dans des gouttelettes d'huile, étiquetage des lectures courtes du même grand fragment avec des codes-barres.

TELL-Seq/Lectures liées: Utilise la microfluidique pour la reconstruction virtuelle de fragments longs à 50% coût inférieur à 10X.

3. Amplification basée sur la circularisation

Génomique de boucle: Les fragments d'ADN sont circularisés et amplifiés via une réplication en cercle roulant, préserver la contiguïté physique pour les plates-formes NGS standard.

III. Avantages par rapport. Méthodes conventionnelles

IV. Défis et optimisation

Haute qualité d’ADN requise: A besoin d’un ADN intact (DV200 >50%), incompatible avec les échantillons FFPE pour Développement de kits d'extraction à faibles dommages.

Contrôle des coûts: Le séquençage à lecture longue reste coûteux pour les stratégies hybrides (par ex., Lectures liées et Illumina) réduire les coûts.

Mises à niveau bioinformatiques: Outils spécialisés nécessaires (par ex., Canu pour montage, HapCUT2 pour le phasage).

V. Applications représentatives

Traçage du COVID-19: Séquençage des nanopores et sélection de billes magnétiques (>20 Fragments de Ko) génomes et événements de recombinaison du SRAS-CoV-2 rapidement résolus.

Diagnostic des maladies génétiques: 10X Genomics a détecté l'exon SMN1 7 suppressions, éviter les interférences de SMN2.

Génomique végétale: Dans l'assemblage du génome de l'orge, Bibliothèques BAC (40–100 Ko) augmenté le Contig N50 à 486 ko.

Conclusion

La sélection de grands fragments d'ADN surmonte les limites du NGS à lecture courte en fournissant un contexte génomique à longue portée. Avec les progrès du codage à barres (par ex., TELL-Seq) et plateformes localisées (par ex., MGI CoolMPS), cette technologie accélérera les applications dans le diagnostic clinique, études évolutives, et élevage de précision.

Fournisseur

Société de biotechnologie Shanghai Lingjun., Ltd.a été établi en 2016 qui est un fabricant professionnel de matériaux biomagnétiques et de réactifs d'extraction d'acide nucléique.

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