测序样本前处理自动化平台



Science Technology



从肿瘤早筛的 “精准预警” 到传染病的 “快速溯源”,从农作物分子育种的 “优种培育” 到遗传病的 “根源排查”,基因测序技术早已跳出科研实验室,成为推动精准医疗、生命科学研究与农业现代化的核心力量。如今,二代测序(NGS)技术普及提速,三代、四代测序技术逐步落地,全球基因测序市场规模持续攀升。


但在市场呈现高速发展的繁荣景象背后,却潜藏着一个极易被忽视却又至关重要的“隐形瓶颈”—— 测序样本前处理环节:一份样本从核酸提取、片段化、末端修复,到接头连接、PCR 扩增、产物纯化、片段选择、杂交捕获、浓度质控和文库Pooling,每一步都直接决定后续测序数据的准确性与可靠性,是基因测序技术从理论走向实际应用的“首道关卡”,其重要性不言而喻。传统手工操作不仅要面对样本批量处理的压力,还需反复转移样本至不同设备,导致人为误差造成文库质量参差不齐、交叉污染“浪费”珍贵样本,费时耗力,让 “高通量测序” 效率、质量大打折扣。




青元开物针对上述基因测序过程中,样本前处理环节的关键问题推出“测序样本前处理自动化平台”(NGS-APW打建一体化)解决方案,以全自动化、高集成化的产品矩阵,为实验室攻破基因测序的“首道关卡”—— 从核酸打断到文库制备,覆盖样本前处理全流程,让精准与高效并存。






Part.1


样本打断精准化


核酸片段化是文库构建的关键一步,片段大小不均、碱基序列偏好,均直接影响测序数据质量。青元开物“超声聚焦打断仪EoSonics® FRAG系列”, 采用ACU™(Adaptive Cylindrical Ultrasonic) 超声聚焦技术,凭借物理超声剪切方式,有效攻克了传统酶切法、封闭式耗材超声法的弊端。

(1)


 核酸片段化中高通量全覆盖、全获证

(2)


 单排处理模式,可成排设置不同打断参数

(3)


 适配八联排管、96孔板等常规开放耗材

(4)


 无需频繁转板,可直接上机打断



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Part.2


文库制备自动化


青元开物“全自动基因测序文库制备系统EosBot®Seq系列”,将传统繁琐的手工建库全环节“浓缩” 至一台设备中:可升降磁力架设计实现磁珠纯化与片段筛选,同时集成PCR 扩增模块与浓度测定模块样本无需转移至工作站外,实现样本文库制备全程无间歇、无污染,可同时满足文库构建及靶向捕获全过程自动化。

(1)


 建库、浓度质控及均一化三位一体

(2)


 外密封移液模块,液体转移快精准

(3)


 中高通量全覆盖,匹配多规模实验

(4)


 多元化模块配置,应对全场景需求

随着近年来生命科学和生物医药领域设备国产化替代的趋势需求,EosBot® Seq全系列产品在已实现兼容国内外多种类型建库测序试剂的基础上,着重打造其针对国产试剂的完美匹配性能(包括诺唯赞、博圣、翌圣、天根生化、爱博泰克等不同品牌),为用户有效降低进口试剂依赖性,控制实验成本,实现更加稳定、高效的基因测序文库制备。



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同时,青元开物与行业头部企业、科研机构开展深度合作,分别开拓基于该系列产品的细胞(细菌)自动化产品(单细胞自动化建库等)、第三代全自动纳米孔测产品,纵向深化NGS样本前处理产品,逐步完成全布局覆盖,系统性地为用户提供一站式解决方案,实现测序样本前处理流程的自动化和标准化,大大提高实验效率和数据质量。




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Part.3


应用案例


EoSonics® FRAG系列超声打断案例展示

通过EoSonics® FRAG系列超声聚焦打断仪将FFPE样本核酸片段化,并通过Illumina肿瘤靶向测序芯片TSO500进行建库测序,最终得到结果与Illumina官方推荐打断方案进行对比。



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(1)EoSonics® FRAG片段化结果



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(2)肿瘤靶向大panel文库构建



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(3)测序数据质控结果


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结论

downsample到同一数据量下,各项指标在青元开物打断仪和官方推荐方案间几乎无差异。提取得到的细胞基因组经过青元开物超声聚焦打断仪打断后得到的200-300bp大小的片段,可直接用于高通量测序,也可重硫酸盐转化后用于甲基化测序。



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EosBot® Seq系列自动化建库案例展示

基于NIPT杂交捕获建库试剂盒,投入25μLcfDNA,通过EosBot® Seq系列全自动基因测序文库制备系统进行文库构建,并与手动建库数据进行对比,得到结果如下



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结论

(1)自动化流程建库总平均浓度:61.3ng/μL;手动流程:总平均浓度:63.4ng/μL;预文库自动化建库结果与手动相差3%;

(2)自动化杂交捕获平均浓度35.7ng/μL,手动杂交捕获平均浓度40.5ng/μL,终文库相差11%;

(3)两个阶段结果均符合客户端需求。青元自动化工作站替代手工操作,文库产出均一性显著提升,减少人工操作,提高实验准确性,同时显著提高遗传病临床诊断效率。



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