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后起之秀-半导体测序原理

 生物_医药_科研 2019-04-12

Ion Torrent测序仪是第一个不需要光学系统的商业测序仪,所采用的技术为半导体测序,通过半导体芯片直接将化学信号转换为数字信号。是非常适合扩增子测序的革命性技术。它是一种经济、快速、简单、规模可扩展的测序技术。因为测序时间短,仪器设备便宜等特点而被各种研究所采用。

1. IonTorrent前史今生

Ion Torrent最初属于美国Ion Torrent公司,由Jonathan Rothberg2007创办(一个传奇人物,99年创建45407年卖给Roche)2010Life Technologies收购了Ion Torrent, 此时Ion Torrent已经开始名声大噪,2013Life Tech又被Thermo fisher收购。所以呢,现在是Thermo家的测序宝。

2. IonTorrent半导体测序原理

后起之秀——Ion <wbr>Torrent <wbr>(半导体测序)

自然情况下,DNA聚合酶将一个核苷酸渗入到DNA分子中就会释放出一个H+,导致局部可检验的PH值发生变化。如果发生结合,就会释放H+,相应的溶液PH值会发生改变,被离子传感器检测到,从而转换为数字信号。

后起之秀——Ion <wbr>Torrent <wbr>(半导体测序)

如果检测DNA链上有两个相同的碱基,检测到的电压双倍,芯片则记录两个相同的碱基。

后起之秀——Ion <wbr>Torrent <wbr>(半导体测序)


如果模板到的下个核苷酸与微芯片流的核苷酸不匹配,则检测不到电压,也不会记录碱基。

后起之秀——Ion <wbr>Torrent <wbr>(半导体测序)


3.仪器平台

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1Ion PGM

2010年发布,目前有三款芯片,芯片不断改进,通量不断提高

后起之秀——Ion <wbr>Torrent <wbr>(半导体测序)

2Ion Proton

2012年发布,一天可以测完人类基因组,试剂消耗$1000/run,错误率1.2%

有两种芯片, PI芯片适用于外显子组和转录组测序,PII芯片适用于人类全基因组测序。PII芯片目前还在研究中,并未上市。

后起之秀——Ion <wbr>Torrent <wbr>(半导体测序)

后起之秀——Ion <wbr>Torrent <wbr>(半导体测序)

3)用于靶向测序的Ion S5Ion S5 XL新一代测序系统

201591日,thermofisher发布了新产品S5系列Ion S5/ the S5 XL,是ProtonPGM相续合而产生的产品,相比较于Proton, PGM.新系列更加容易操作,<15分钟就可以安装测序程序,从DNA到得到数据,只需要24h.

采用的芯片包括三种


Reads length

Reads

Ion 520

400bp

~5M

Ion 530

400bp

15~20M

Ion 540

200bp

~80M

S5 XLS5使用相同的芯片,但具有更大的计算能力和服务器承载更快地数据分析,可以分析更多的样品/天。

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