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Fluidigm的DNA样品准备工作流C1系统支持单细胞体细胞突变分析

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本文最初发表于12月30日。

Fluidigm已经释放C1单细胞自动准备系统的样品制备工作流程,该系统处理单细胞并扩增其DNA,用于靶向、全外显子组和全基因组测序。

新的C1 DNA测序产品由C1系统芯片、C1试剂试剂盒和验证脚本组成,并使用GE医疗生命科学的Illustra GenomiPhi V2 DNA扩增试剂盒。Fluidigm计划在2014年初发布全外显子组和全基因组测序应用程序,目前可供早期用户进行定向重测序。

使用这种新的样品制备产品,研究人员可以分析来自异质细胞群的单细胞中的体细胞突变,包括snp、小插入或缺失以及易位。

Fluidigm最早发布的C1系统约一年前该公司最初用于从单细胞制备RNA,后来用于microRNA。迄今为止,该公司已在市场上投放了约100种仪器。客户包括布罗德研究所、威康基金会桑格研究所和新加坡基因组研究所。

Fluidigm单细胞基因组学主管Candia Brown表示,她预计将有“相当大一部分”的安装基础开始使用新的样本准备工作流程进行DNA测序。

C1允许并行处理96个细胞,自动化细胞捕获、清洗、染色和成像、细胞裂解和RNA或DNA扩增。

对于靶向测序,在全基因组扩增后,使用Fluidigm的Access Array系统及其D3 Assay Design服务可进一步扩增多达480个扩增子。该公司目前正在评估几种外显子组扩增试剂盒,用于未决的外显子组测序应用。

Brown说,新的C1 DNA测序工作流程不需要对C1进行硬件更改,只需要新的协议和脚本。

Fluidigm销售除GenomiPhi扩增试剂盒外的所有所需试剂,该试剂盒使用Phi29 DNA聚合酶进行等温全基因组多重置换扩增。

Brown说,Fluidigm通过向GenomiPhi缓冲器中添加成分,提高了整个基因组的扩增均匀性,达到94%以上,并且具有低等位基因偏倚。她说,这改善了“臭名昭著的挑战性”区域的扩增,比如GC含量高的区域。

布朗说,该公司选择使用Phi29而不是基于pcr的扩增,因为它可以产生10千碱基的长片段,而不需要DNA片段,而且它与微流体环境“非常兼容”。

新的方案从单个细胞中产生足够的DNA,用于两次测序和质量控制。她说,从将细胞悬液加载到C1中到获得用于定向重测序的序列就绪库的时间不到24小时,实际操作时间不到6小时。

DNA测序样品准备工作流程的成本仅为每个细胞不到10美元,测序文库准备每个细胞不到25美元。

此外,该公司正在开发一个新版本的奇异分析工具集软件,该软件将支持DNA变异分析,并帮助过滤和可视化数据。Brown说,新软件预计将于2014年初上市,将与许多现有的DNA分析管道兼容。

Fluidigm已经在不同类型的细胞上验证了新的样品准备工作流程,以及与几个外部站点的合作。

例如,牛津大学MCR分子血液学部门的血液学教授Paresh Vyas和他的团队已经使用它来扩增人类急性髓系白血病样本的原代细胞的DNA,目前正在等待他们的第一次测序结果。

Vyas以及告诉按顺序C1的“良好细胞捕获率”约为80%。他喜欢的是,该系统可以在裂解之前将捕获的细胞可视化,而且该方案易于遵循。

他说,该系统的缺点包括它一次只能捕获一个细胞群,并且只有大约一半的全基因组扩增是成功的。

此外,扩增材料的产量很低,约为100至150纳克,而“传统的”全基因组扩增试剂盒,如Qiagen公司的REPLI-g,产量为30至40微克。他说,这可能会给全外显子组测序或单细胞全基因组测序带来问题。

Vyas说,新的工作流程将通过定向重测序对单细胞基因分型最有用。此外,他还计划利用它通过SNP和CGH阵列分析来研究癌细胞的基因组异质性。

Charles Gawad是一名儿科血液肿瘤学家和斯坦福大学医学院的研究员,他一直在使用C1和Access Array系统对白血病样本中的单细胞进行定向重测序。

他说,C1中微流体系统的自动化“消除了对熟练单细胞分拣机的要求”,并减少了扩增反应中DNA污染的机会。此外,由于使用的反应体积小,试剂成本也降低了。

他说,他和他的同事们已经发现,这种性能至少与其他使用多重位移放大的单细胞放大方法一样好按顺序

Gawad说,等位基因缺失和等位基因失衡是单细胞测序实验误差的主要来源,他的团队已经将缺失最小化,“使我们能够根据单核苷酸变体准确地重建样本的进化”。

但是,他说,“如果扩增更加一致,以获得其他信息会更好,”比如拷贝数变异,并且“在更多细胞中对更大一部分基因组进行测序将是最佳的”,特别是对于具有高水平克隆异质性的肿瘤。

他说,测序成本是“目前这些研究的主要限制”。

Fluidigm公司的布朗说,单细胞测序领域主要是由“寻找体细胞突变,并真正了解它们在肿瘤之间的变异性”驱动的。

虽然批量测序能够识别只发生在肿瘤细胞亚群中的体细胞突变,但很难将它们与测序错误区分开来。她说,单细胞测序更容易看到肿瘤的体细胞突变谱。

除了癌症研究,Fluidigm认为单细胞DNA测序也将引起免疫学、神经退行性疾病和衰老研究人员的兴趣。

展望未来,该公司计划开发C1用于其他应用,如单细胞蛋白质和表观遗传分析。VWIN娱乐网站布朗说:“由于我们与许多思想领袖建立了伙伴关系和科学合作,我们听到了他们的努力方向,我们正在迅速尝试实现更广泛的应用套件。”

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