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的协议,描述了使用Illumina的Infinium测定进行大规模基因分型。这些检测能可靠百万基因型的SNP位点在数百个人的DNA样本中三天。一旦产生,这些基因型可以用来检查协会与各种不同的疾病或表型。
在人类基因组基因分型的变体已被证明是一种有效的方法来识别与表型的遗传关联。家庭或群体内变异的分布可以方便识别疾病的遗传因素。基因分型BeadChip芯片的Illumina的面板允许调查人员基因型数千或数百万的单核苷酸多态性(SNPs),或分析其他基因变异体,如拷贝数,在大量的DNA样本。这些SNP可扩散到整个基因组或对象中的特定区域,以便最大限度地电位的发现。该Infinium检测进行了优化,以快速产生高品质,准确的结果。通过适当的设置,一个技术人员可以从几百处理,以每周超过一千DNA样本,根据数组的类型。此法可指导用户完成每一步,从基因组DNA,并与阵列的扫描结束。使用恰当reageNTS,样品被放大,分散,沉淀,重悬浮,杂交到芯片上,由单一的基础上,延长染色和扫描在任一个ISCAN或扫描您好高分辨率光学成像系统。一整夜步骤是必需的,以扩增DNA。 DNA变性,并通过全基因组扩增等温扩增,因此,不存在PCR是必需的。样品在第二步骤中过夜杂交到阵列。在第三天,将样品准备进行扫描和分析。扩增的DNA可能会在储存大批量,使磁珠阵列要在一周的每一天处理,从而最大限度地提高吞吐量。
输入的单核苷酸多态性(SNP)是识别与疾病相关的风险的变体的一个重要方法。从历史上看,基因分型实验的范围已经由现有技术的限制。凝胶电泳为基础的基因分型方法在采样和SNP-吞吐量有限的[1]。开发这些分析往往是劳动密集型的,依托周边的变体优化该地区的化妆和结构[1]。 TaqMan探针基因分型检测,由Life Technologies公司开发,可以快速并以最少的技术人员参与运行大量样本[2],但SNP复用限制继续基因型的总数限制在远低于百万每天[3,4 。 Sequenom的的iPlex平台还可以运行多个样本一次,但是,只有不到百个SNP可复用在一起,吞吐量相对较低的整体[5]。 Beckman Coulter公司的SNP流技术理论上可以每天生产超过三百万基因型,但这种技术限制项目范围上限为每次反应仅48个SNPs [4,6]。而GoldenGate的检测可以在数百个样品的单核苷酸多态性或数千每天处理近二百年的DNA样本,打字超过三千个SNP一次[4,7时,每基因型的价格是不是有先进的,超高通量技术竞争力。为了处理每天数百万的基因型,需要较大的全基因组关联研究的规模,阵列杂交检测已成为市场上最具成本效益的选择。
Affymetrix公司的线阵列杂交和Illumina的线的Infinium为基础的阵列允许潜在的数百个样品平行[4,8],以输入在成千上万的SNP或数百万。这些SNP位点可以分散在整个基因组中,在局部利益的地区,如前OMES,或定制到用户的偏好。这些阵列具有不仅能够准确基因型每采样1万个SNPs一次,也是衡量拷贝数变异,可能亮相染色体异常的好处。的Infinium对齐OMNI BeadChip芯片阵列目前每天有基因型高达每样近五百万的标记,包括五十万定制的位点,在多达近百个样品的能力。
由于很多疾病有遗传成分,这些大型的实验可以寻找与疾病相关的基因是至关重要的。高通量基因分型提供了高效基因型代样品设置足够大,以令人信服的检测遗传协会在较低的次要等位基因频率。全基因组基因分型项目,可以用来定位的区域具有统计学显著病例对照等位基因频率或拷贝数差异[9,10,11]。根据美国国家人类基因诺姆研究所,全基因组关联研究,导致1,490单独的出版物2008年11月25日和2013年1月25日之间,从8,283个SNP的发现与p值小于1×10 -5词干( 见包含http:// www.genome.gov/gwastudies/)。这些研究,其研究条件,从高至睾丸癌,从广义的方法由全基因组分析得到受益。在这样的情况下,利息整个区域可能已经逃脱了通知打字的范围太局限。因此,对于大规模的关联分析,全基因组基因分型技术是选择的技术。
不同版本的Infinium检测的存在,每一个用于特定类型的数组使用。该InfiniumUltra分析,在下面讨论的深度,适用于许多12 - 或24-样品阵列芯片。这些通常每基因型DNA样本超过十万个SNP,并重点对Targeted地区,如外显子组或自定义面板。可能需要的其它类型的芯片,如全基因组基因分型阵列的其它测定的版本。然而,由于所有Infinium测定都有一个共同的基础,主要区别仅由试剂名,试剂量,或者确切的染色试剂过程中,完善了一个实验版本的技术往往可以普遍应用。其他阵列,如甲基化阵列,可以使用一个几乎相同的协议,以及。必须小心,以仅使用所需使用的芯片型测定的版本。某些类型的,如那些测量基因表达水平,可能需要使用一个nonInfinium协议。
样品必须分批进行处理。例如,与InfiniumUltra测定中,预杂交试剂管中含有足够量来运行96个样品,并且在管不能再冷冻。因此,样品必须在同一时间运行在96批样品。样品将在冷杉放大T日。经过约1小时的钳工,样品必须在对流烘箱中于20-24小时进行加热。翌日,将近4小时将用于粉碎,沉淀,并再悬浮的样品,在该点的样品可以被冷冻以供将来使用,或杂交到芯片上。装载芯片需要近2小时,在此之后,样品将被通宵杂交16-24小时。到了第三天,染色和延伸步骤约需4小时。再一个小时将用于洗涤,涂布,并干燥该晶片。最后,该阵列被扫描时,这可能需要15-60分钟/芯片,这取决于所用的类型。
标准实验室安全和清洁注意事项适用。虽然扩增不基于PCR的,前和扩增后的程序不同的工作站上是必要的,以减少污染的可能性。在跟踪表必须先登录才能利用每试剂盒提供的试剂的标识号。 ReageNTS应立即使用前分装前解冻,倒了好几次。需要输入的DNA必须是高品质的基因组DNA(260/280的1.6-2.0吸光度比值,低于3.0二百三十○分之二百六十零吸光度比值),通过标准方法分离和量化与荧光。 DNA降解往往是低质量的测定结果的一个因素。通常情况下,200 ng的DNA是必需的,但这个数额可能会因某些芯片类型。 Tecan公司一个液体处理机器人可以自动完成许多步骤的协议,并最大限度地减少人为错误的因素。
第一天
1。准备
2。放大
警告:样品不应该进行扩增,除非4小时将可在翌日的碎片,沉淀和再悬浮的步骤。
两日
3。碎片
4。沉淀
5。悬浮
6。杂交
警告:样品不应该进行杂交,除非5.5小时可在翌日的染色和洗涤步骤。
第三天
7。染色准备
8。染色和扩展
9。洗涤和封
10。扫描
经过适当处理的珠片应显示明亮,鲜明的红色和绿色激光的光强度,同时扫描。在图6中,ISCAN扫描软件显示一个标准的基因组DNA样品成功地杂交到一个定制面板SNP基因分型阵列。在延长和染色步骤均连接的标记的核苷酸在两个激光器的光的荧光。作为这些核苷酸选择性地延伸的胎圈的寡核苷酸链杂交的片段化的DNA链,并作为该寡核苷酸链被设计成终止于所述变体的位点,由此产生的信号的颜色和强度可以用来确定出现在等位基因SNP位点。
用户生成的样品板,其中CHIPID和位置相匹配的样品ID和临床信息,以及特定于阵列的单核苷酸多态性明显,直接从公司获得的,都是必要的,以便导入SCA新新人类创新输出文件到GenomeStudio分析软件。例如样张可以在公司的网站上找到。一旦GenomeStudio项目建成后,基因型可以由软件自动生成的最终强度集群来获得。虽然多种显示选项存在,默认的视图,规范-R(归一化强度值)与规范 - 西塔(等位基因强度比),往往是最简单的情节来区分三个不同的集群。大多数SNP位点应该显示一个,两个或三个簇,取决于次要等位基因频率。
这三个集群代表样品展示AA,AB,BB或等位基因( 见图7)。这些集群可以通过,或者通过单击并拖动彩色圆圈上的强度地块手动EDI直接从该公司进口的标准簇位置的模板,通过选择"集群中的所有单核苷酸多态性"从软件的分析工具栏被分配的基因型 t调用。样品的强度曲线(红色,紫色或蓝色)的颜色指示调用(AA,AB,BB或分别);黑色表示没有电话。通过在软件的完整资料窗格中列出的SNP位点滚动,聚类每个SNP可以查看或召回。一旦簇被分配令人满意的电话,该软件的完整资料窗格中列出的基因型为每个单独的样品在每一个特定的SNP。上表中的列选择选项可以切换数据格式。
数据可以通过分析工具栏或直接从完整的数据表,深入分析出口。
图1。概述- Infinium检测协议。683/50683fig1highres.jpg"目标="_blank">点击这里查看大图。
图2。完整的HYB商会基地和垫子,加上盖子。[12] 点击这里查看大图 。
图3载入BeadChip芯片-分装在进气口的样本[12] 点击这里查看大图像。
图4卸下BeadChip芯片Coverseal -抓住封印在拐角处,轻轻地撕掉角[12] 点击这里查看大图 。
图5。完整BeadChip芯片流通过组件 - BeadChip芯片从与一个隔片载玻片分离和结合有扣。>点击这里查看大图。
图6。成功BeadChip芯片扫描 - A)本BeadChip芯片进行扫描既具有红色和绿色激光,扫描软件显示两者同时进行。通过强度QC节将突出BeadChip芯片显示屏的左边绿色。失败的强度QC节将突出红色的BeadChip芯片显示屏上。 二)一旦扫描完成后,软件会覆盖在红色和绿色显示。将显示一个放大的图像。每一个人珠子的颜色和强度表示等位基因存在。 点击这里查看大图 。
图7。 SNP NORM-R与NORM-THETA集群概况 - A)与代表AA,AB和BB基因型,红色,紫色,蓝色B)的SNP需要编辑三个不同的聚类有效的SNP。中间的集群,这应该是纯合子AB,保留未调用。该BB集群误称为AB型。C)性能较差的单核苷酸多态性。无基因型可以从这个强度图来获得,因为没有明显的集群存在。 点击这里查看大图 。
大规模基因分型应用已被用来更好地了解潜在许多人类疾病的遗传机制。任何显著变种通过全基因组关联分析发现可以标记一个候选区域进行进一步的研究。此外,基因型数据是对测序项目质量控制的好工具。
为了最大限度地提高样品通量,多个样品板可以被放大和存储在它们分散,再悬浮的状态。八板可以在一天被放大,结合在第一个24小时的协议的多个批次,并提供足够的材料为〜2-8天的芯片的处理。如果放大板被预先储存起来,并且如果新的样本被杂交到芯片扫描开始于上一次运行后,立即处理,而不需要暂停以等待附加的样品制备连续运行。因此,虽然样本将需要三天时间进行完整的测定中,数据可以被每天产生。 Assuming24芯片每天都在处理,5天工作制可让市民能在12样品珠芯片运行在1000的DNA样本。如果任何一个步骤或试剂已经失败,但是,多批次可能会有风险表现不佳的任何修正才能应用。错误可能逃脱的通知,直到阵列扫描或分析,因此,如果吞吐量最大化,数百名在协议中的不同阶段的样本可能已经收到了同样的故障处理时发现。由于失去了试剂和数据无法恢复,用户必须权衡这些风险对需要加速工作流程。
该GenomeStudio分析软件是第一次有机会真正了解基因分型过程的成功与否。如果规范-R与规范 - 西塔强度曲线是正常聚集,平均拆借利率的样本(共SNP位点的百分比成功类型的)应该接近99%,虽然这个数值变化SLIghtly根据数组类型。从与拆借利率低于85-90%为低任何样品的数据是不可靠,应该被丢弃。对于质量控制的目的,结果应该比任何可能的先前已知基因型时。如果没有这样的数据存在,故意重复样品在验证板或阵列安置一个有用的工具。这些重复的对应放在独立的芯片,板,批次或项目;代后其基因型检查。虽然具体的质量控制约束,根据研究者的偏好有所不同,常见的SNP约束是基于样本呼叫成功,Hardy-Weinberg平衡,或病例与对照组之间missingness,而普通样品的限制是基于话费,孟德尔不一致,或交叉引用的X染色体杂合性临床性别数据[13]。
如有任何问题,在控制面板,在分析套件中,可以提交给公司为了确定原因。这些控件通常可以缩小问题最有可能的步骤或试剂失效。如果通过的Infinium基因分型实验中发现任何感兴趣的SNP位点,它们的强度曲线应该是双重检查中GenomeStudio集群的错误进一步的研究进行之前。
一个失败的Infinium基因分型实验可能是由于人为处理错误或劣质输入的DNA。样品定量必须准确和精确。为了达到最佳效果,任何试剂加入到任何样品或芯片必须由协议设置音量进行分配。移液器必须正确校准。试剂不应期满后运行,不应该被再次冷冻,一旦解冻,保存为RA1试剂。为了尽量减少可能的染色和扩展错误,甲酰胺/ EDTA的混合物应新鲜每月编制。所有的-20°C试剂应存放在只有手动除霜冰柜。在ST中使用的所有实验设备癌宁,协议的延伸,洗部分应彻底用清水和中性清洁剂后,立即停止使用冲洗。在HYB室加湿水库应擦洗用试管刷和温和的清洁剂。载玻片应,用10%漂白剂进行洗涤的指示,由他们的用户手册,每周一次。
这篇文章的作者有没有竞争的经济利益披露。
资助这项工作得到了美国国立卫生研究院P20 GM103456,美国国立卫生研究院RC2 AR058959,和NIH R56 AI063274提供
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Consumable or Equipment | Manufacturer | Part Number | Minimum Required for 96 Samples |
0.8 ml Deep Well Plate | Thermo Scientific | AB-0765 | 1 |
Plate Mats | Thermo Scientific | AB-0674 | 2 |
Reagent Basin | Fisher Scientific | 13-681-502 | 9 |
Heat-seal Sheets | Thermo Scientific | AB-0559 | 1 |
Flow-through Spacer | Fisher Scientific | NC9563984 | 6 |
Pipette tips - 200 μl | Rainin | GP-L200F | 192 |
Pipette tips - 10 μl | Rainin | GP-L10F | 16 |
Pipette tips - 1,000 μl | Rainin | GP-L1000F | 16 |
DNA Suspension Buffer | Teknova | T0220 | 0.5 ml |
0.1 N NaOH | Fisher Scientific | AC12419-0010 | 0.5 ml |
Isopropanol (HPLC grade) | Fisher Scientific | A451 | 15 ml |
Ethanol (200-proof) | Sigma-Aldrich | 459836 | 330 ml |
Formamide (100%) | Thomas Scientific | C001K38 | 15 ml |
EDTA (0.5 M) | Amresco | E177 | 0.2 ml |
10 μl 8-channel Pipette | Rainin | L8-10XLS | 1 |
200 μl 8-channel Pipette | Rainin | L8-200XLS | 2 |
1,000 μl Single-channel Pipette | Rainin | L-1000XLS | 1 |
Microplate Shaker | VWR | 13500-890 | 1 |
Refrigerated Microplate Centrifuge | VWR | BK369434 | 1 |
Hybridization Oven | Illumina | SE-901-1001 | 1 |
Hybex Microsample Incubator | SciGene | 1057-30-0 | 1 |
Hybex MIDI Heat Block Insert | Illumina | BD-60-601 | 1 |
Heat Sealer | Thermo Scientific | AB-0384 | 1 |
Hyb Chamber w/ Insert and Mat | Illumina | BD-60-402 | 2 |
Surgical Scissors | Fisher Scientific | 13-804-20 | 1 |
Flow Through Assembly Parts | Illumina | WG-10-202 | 8 |
Wash Rack and Dish | Illumina | BD-60-450 | 1 |
Genepaint Chamber Rack | Tecan | 760-800 | 1 |
Temperature Probe | Illumina | A1-99-109 | 1 |
Staining Rack and Dish | Illumina | WG-10-207 | 1 |
Self-Closing Tweezers | Ted Pella, Inc | 5374-NM | 1 |
Vacuum Manifold | Ted Pella, Inc | 2240 | 1 |
iScan or HiScan | Illumina | - | 1 |
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