Ion Proton技术介绍

Ion Proton是什么?
 

  IonProton™系统在二代测序的基础上,采用半导体技术,故又被称为二代半测序。利用先进的电子设备,可提供在几个小时内完成测序所需的速度,并能够一天实现基因组测序。烈冰科技提供IonProton™系统前所未有的速度和价格优势,配合自主研发的Novel Brain云计算系统,轻松实现外显子组、转录组和人类基因组测序。 

Ion Proton的原理?

  Ion Proton利用油包水PCR原理,芯片上有上亿个内含磁珠的小孔,每个磁珠上有多个重复的接头序列,一段cDNA会在磁珠上长满,从而实现信号放大。在测序时,每次只加一种碱基,满足配对要求可结合时,会释放出2个P和一个H+,H+释放后会引起pH值变化,进一步影响电压变化,从而成功地转化为电信号,读出碱基。

 

Ion Proton的独到之处?

  首先,天生链特异性测序,使得每一个转录组样本都能准确得到相应表达,并且准确定量到每一个lncRNA(这些家伙经常潜伏在一个基因的反向互补序列上)和重叠基因。
       其次,单端测序,单端测序意味着每一个mRNA转录本只测一次,不像双端测序一条mRNA转录本序列测两遍,这就保证每一个用户在同等数据下,获得两倍转录本,自然定量更为准确。
       除此之外,Ion Proton对于让很多人头疼的微量RNA和石蜡样本有整套完美的解决方案,再也不担心石蜡样本检测不出了。
       最后,我们的Ion Proton不仅测得准,读长长,一次测序只需要1天时间,减少排队等待时间。

案例1: 国际首例自闭症猴模型建立者——中科院仇子龙老师团队,也选用的是烈冰科技的Ion Proton转录组测序服务,发表在国际顶级期刊Nature上。(Nature. 2016 Jan 25.)

  


       为了证明转入的MECP2基因得到了正确的表达,研究者进行了转基因猴和野生型猴大脑皮层组织的比较转录组工作。利用Ion Proton测序平台进行了RNA测序并做了深入的生物信息学分析。结果证明转基因猴与野生型猴的大脑皮层在转录组水平上有明显的差异,特别是代谢和大脑发育相关的基因呈现显著不同的表达模式。这意味着转入的MECP2基因得到了正确的表达,并调控了下游其他基因的表达。

案例2: Ion Proton问世后第一篇转录组文章即为烈冰协助分析出来,(BMC Med Genomics. 2014 Aug 9;7:49.)

  Cytokine-induced killer (CIK)细胞是一种新兴的癌症治疗方法,本文研究者发现,CIK细胞在IL-2和IL-15的刺激下会表现出增殖能力,对肿瘤细胞的杀伤能力也会增强。作者选用Ion Proton进行转录组测序,希望能够解释IL-2和IL-15对CIK的作用机理。
下图为该文的整体研究思路:

  经过差异表达分析,发现了374个差异基因,同时发现IL-2和IL-15的刺激后费CIK样本中分别出现了175和199个差异上调基因。根据这些差异基因做聚类分析和维恩分析,找到两种处理下均上调的基因。



     再对找到的这些差异基因进行GO和Pathway注释。按照显著程度,找到关键的GO条目和信号通路。



      接着进行通路互作分析和基因互作分析。在通路互作分析中,发现Wnt signaling pathway, focal adhesion和cytokine-cytokine receptor interaction是影响最大的三个信号通路(下图左)。再绘制基因互作关系网络,分析基因间的相互关系(下图右)。


  


     运用共表达分析找出核心的调控基因,即下图所示红色球标注的基因,进行一系列qRT-PCR验证,成功找到了能够解释IL-2和IL-15对CIK激活作用机理的基因。

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