2022年4月19日,科技中心基础研究部临床医学研究所举办了题目为“微滴式数字PCR系统和纳米孔三代测序技术”的学术讲座。讲座由王在和邓博老师组织举办,线上进行。本场讲座邀请伯乐公司技术支持徐小栋经理和金果壳生物医学工程公司张衡技术总监分别对微滴式数字PCR系统和纳米孔三代测序技术原理及科研应用情况进行了全面的介绍讲解。

微滴式数字PCR系统

微滴式数字PCR采用一种全新的方式进行核酸分子的定量。QX200微滴发生器将含有核酸分子的反应体系分解形成成千上万个纳升级的微滴,其中每个微滴或不含待检核酸靶分子,或者含有一个至数个待检核酸靶分子,且每个微滴都作为一个独立的PCR反应器。经PCR扩增后,采用微滴分析仪逐个对每个微滴进行检测,有荧光信号的微滴判读为1,没有荧光信号的微滴判读为0(因此该技术被称为"数字PCR"),最终根据泊松分布原理以及阳性微滴的比例,分析软件可计算给出待检靶分子的浓度或拷贝数。与传统PCR、荧光定量PCR相比,数字PCR结果的精确度、准确性和灵敏度更佳。其定量的结果不再依赖于Ct值,而是直接给出靶序列的起始浓度,实现真正意义上的绝对定量。

由于能够确定待检靶分子的绝对数目,QX200微滴式数字PCR特别适合如下应用:1.基因表达差异研究;2.基因组学及表观遗传学的研究;3.医学检验;4.病原微生物的检测(病毒、细菌、支原体等);5.环境监测;6.NGS测序文库质控和测序结果验证;7.单细胞水平多基因表达水平检测。目前基于数字PCR仪应用文章已有6300多篇。

纳米孔测序技术

OxfordNanoporeTechnologies(ONT)公司的纳米孔测序技术基于纳米级的蛋白质孔(简称纳米孔,nanopore)作为生物传感器,并嵌入绝缘的高分子膜中,在高分子膜的两端施加恒定的电压而产生电流,带负电荷的单链DNA或RNA分子就会从分子膜的带负电一侧被驱动到带正电的一侧。核酸链在纳米孔中的迁移速率由马达蛋白控制,在核酸链“过孔”时,不同碱基基团引起的不同电流变化被纳米孔中的信号接收器所读取,再根据计算算法进行相应的碱基识别工作。马达蛋白除了控制核酸链通过纳米孔速率的作用之外,还具有解旋酶活性,使双链DNA或RNA-DNA双链解旋为单链分子通过纳米孔。

ONT设备的超长测序读长、便携性以及可进行RNA直接测序等众多优势使得其具备广泛的应用方向,包括:完善人类基因组、构建新冠病毒参考基因组、急性骨髓白血病基因大结构变异鉴定、人类全长环状RNA测序、表观遗传标志物研究、RNA修饰检测、肿瘤相关研究、传染性疾病、疫情监测及野外现场应用、遗传性疾病等。