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靶向测序技术是什么?

 谦谦君子一笑 2019-01-17

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上一期提到了WGS,WES和Panel。WGS是对基因组每个碱基测序,而WES和Panel使用到了靶向测序技术。

靶向测序技术主要分为多重PCR和杂交捕获两条技术路线。所谓多重PCR,就是在一个体系中进行多个PCR反应。PCR的引物铺设在感兴趣的DNA区域,多轮反应后,目标区域就被显著富集了。

另一种方法叫做杂交捕获。将基因组DNA打碎为片段后,加入根据感兴趣区域设计的“探针”,把这些片段“抓”出来,从而达到富集的目的。

目前对于多重PCR和杂交捕获技术,已经有一些厂商可以提供定制服务。同时他们也提供较为通用的靶向测序方案,比如说WES的捕获试剂盒。在实际应用中,我们怎么知道选择多重PCR还是杂交捕获呢?这需要了解两种方法各自的特点。

由于多重PCR的实验步骤较少,在检测速度上要快于杂交捕获。它只需要对基因组进行扩增,对产物加上测序接头,就可以上机测序了。而杂交捕获则需要对基因组打断,加入探针使它们和目标片段杂交,使用磁珠将它们吸附出来并洗脱,再连接测序接头后上机测序。

在DNA用量上,多重PCR只需要不到10ng,而杂交捕获一般需要500ng以上(注:此处不讨论各技术的极限起始量,只针对一般情况)。

虽然多重PCR有着速度快,DNA起始量低的优点,但由于在富集过程中主要依靠PCR反应,因此它有交叉扩增和扩增效率不均一的问题。这需要投入较多精力优化扩增引物,保证测序的均一性。因此多重PCR比较适合较小的基因Panel,而杂交捕获的探针则相对容易优化,从而获得比较好的均一性。

也正是因为这样,多重PCR定制好的基因Panel较难补充基因进来,而使用杂交捕获的Panel在有新的基因被报道时,可以方便加入到现有的Panel中来。

在检测能力方面,对于多重PCR,引物区域的变异会影响扩增,需要其他位置的引物对来补救;而杂交捕获对于DNA模板的变异,有较高的容错性,这对检测变异更有利。

最后我们来总结一下。多重PCR方法检测速度快,可用于危急重症的检测;起始量要求低,可应用于微生物感染、法医学或肿瘤液体活检这一类样本珍贵的场景;多重PCR适合小规模目标的检测,例如少量基因或者热点突变的检测。

在时间不是很急、DNA的量足够多、筛查范围偏大的遗传学检测领域,杂交捕获是首选方法。它可以根据研究进展来扩展筛查目标,对多种变异类型有较好兼容性,同时可以获得比较好的捕获均一性。

关于靶向捕获测序技术就介绍到这里,我们下期再见!

视频制作:大水

配音:凡树

文字:大水

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