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Ion Torrent测序平台介绍

(2012-08-09 14:36:08)
标签:

ion

torrent

测序

第三代测序

平台

介绍

教育

分类: 生物及医药信息
简介
Ion Torrent是最新一代的测序技术,它的核心技术是使用半导体技术在化学和数字信息之间建立直接的联系。在半导体芯片的微孔中的微球上固定 DNA链,随后依次掺入 ACGT。随着每个碱基的掺入,释放出氢离子,在它们穿过每个孔底部时能被检测到,通过对 H+的检测,实时判读碱基。 

Ion Torrent由于硬件设备无需光学检测和扫描系统,并且使用天然核苷酸和聚合酶、无需焦磷酸酶化学级联,无需标记荧光染料和化学发光的配套试剂,因此测序成本低,其应用范围涵盖 Sanger方法和已有高通量测序技术的应用,如基因组 DNA序列测定(微生物基因组测序、线粒体测序、靶向测序)、 DNA扩增子测序等。

技术原理 

DNA聚合酶以单链 DNA为模板,按碱基互补原理,合成互补的 DNA链。DNA链每延伸一个碱基时,就会释放一个质子,导致局部 PH变化。 
Ion Torrent半导体测序芯片的每个微孔里微球表面含有大约 100万个 DNA分子拷贝。测序时一个个核苷酸分子连续流过芯片微孔。如果核苷酸与特定微孔中的 DNA分子互补,则该核苷酸被合成到 DNA分子中,并且释放氢离子,该孔溶液的 PH发生变化。离子传感器检测到 PH变化后,即刻便从化学信息转变为数字电子信息。如果 DNA链含有两个相同的碱基,则记录电压信号是双倍的。如果碱基不匹配,则无氢离子释放,也就没有电压信号的变化。这种方法属于直接检测 DNA的合成,因少了 CCD扫描,荧光激发等环节,几秒钟就可检测合成插入的碱基,大大缩短了运行时间。

微孔中有 Ion Sphere微粒,微粒上含有 DNA模板,结合一个核苷,则释放一个质子,导致微孔中PH变化。离子传感器检测 PH变化,并将化学信号转换成数字信号。

综合使用 Ion Torrent PGMTM的开源数据分析软件 Torrent Suite及其功能丰富的插件系统,结合Torrent Browser软件以及多种第三方软件,可实现从测序仪上的信号捕获和转换、测序数据结果的可视化展示直到深入的生物学意义的完整分析方案。 
Torrent Suite软件可对 Ion Torrent PGMTM产生的数据进行初步分析,实现捕获电信号值,并经计算转换为碱基序列。进一步可通过 Torrent Browser软件得到质量控制指标及碱基序列,从而确定测序实验的质量,参照指控信息筛选出的高质量的序列进入下一步分析。 
Torrent Suite功能丰富的插件系统可实现对测序数据的多种分析,包括序列拼接、突变分析、SNP分析等。配合使用其他第三方软件,即可现完整灵活的生物信息分析,如定量、功能注释、功能分类、新基因及调控区域预测等,从而深入挖掘测序数据的生物学意义。

技术优势 

• 更简单:系统无激光光源,无光学系统,无照相系统;使用无标记的核苷酸及酶进行测序,本底干扰低;通过对 H+的检测,可以改善碱基判读准确性。 
• 更快速:标准测序时间仅为 2~3小时, 24小时之内可完成 6~8轮实验;达 Sanger测序方法每天测序通量的数千倍以上;弥补了已有高通量测序方法 “无快速测序模式 ”的缺陷。 
• 更灵活:通量为 10M,100M和1G测序芯片可以任意选择


简单

Simple natural chemistry helps result in unmatched uniformity of coverage.

Ion Torrent™ uses simple sequencing chemistry including natural nucleotides, no enzymatic cascade, no fluorescence, no chemiluminescence, no optics, no light: The Chip is the Machine.™ Ion Torrent™ pairs proprietary semiconductor technology with a simple sequencing chemistry that is based on a well-characterized biochemical process.

步骤 1

 

http://zh.invitrogen.com/etc/medialib/images/Sequencing/Semiconductor-Sequencing/Ion-Torrent.Par.54658.Image.660.400.1.Step-1.gifTorrent测序平台介绍" />


In nature, when a nucleotide is incorporated into a strand of DNA by a polymerase, a hydrogen ion is released as a byproduct.

 

 

步骤 2

 

http://zh.invitrogen.com/etc/medialib/images/Sequencing/Semiconductor-Sequencing/Ion-Torrent.Par.79124.Image.660.400.1.Step-2.gifTorrent测序平台介绍" />


Ion Torrent™ uses a high-density array of micro-machined wells to perform this biochemical process in a massively parallel way. Each well holds a different DNA template. Beneath the wells is an ion-sensitive layer and beneath that a proprietary Ion sensor.

 

 

步骤 3

 

http://zh.invitrogen.com/etc/medialib/images/Sequencing/Semiconductor-Sequencing/Ion-Torrent.Par.32085.Image.660.400.1.Step-3.gifTorrent测序平台介绍" />


Here’s how the technology is used to call a base: If a nucleotide, for example a C, is added to a DNA template and is then incorporated into a strand of DNA, a hydrogen ion will be released. The charge from that ion will change the pH of the solution, which can be detected by our proprietary ion sensor. Our sequencer - essentially the world's smallest solid-state pH meter - will call the base, going directly from chemical information to digital information.

 

 

Step Four

 

http://zh.invitrogen.com/etc/medialib/images/Sequencing/Semiconductor-Sequencing/Ion-Torrent.Par.83208.Image.660.400.1.Step-4.gifTorrent测序平台介绍" />


The Ion Personal Genome Machine™ (PGM™) sequencer then sequentially floods the chip with one nucleotide after another. If the next nucleotide that floods the chip is not a match, no voltage change will be recorded and no base will be called.

 

 

Step Five

 

http://zh.invitrogen.com/etc/medialib/images/Sequencing/Semiconductor-Sequencing/Ion-Torrent.Par.52461.Image.660.400.1.Step-5.gifTorrent测序平台介绍" />



If there are two identical bases on the DNA strand, the voltage will be double, and the chip will record two identical bases called. Because this is direct detection - no scanning, no cameras, no light - each nucleotide incorporation is recorded in seconds.

The semiconductor will inevitably transform the life sciences, just as it has transformed every other industry it has touched. By creating a direct connection between chemical and digital information, Ion Torrent™ will democratize research, providing a fast, simple, scalable sequencing solution that every lab can afford. Eventually, Ion Torrent Technology™ will also be able to provide diagnostics that are less expensive and more reliable, improving human health around the world.



 


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上海艾博思生物科技有限公司

Shanghai Integrated Biotech Solutions Co.,Ltd.

电话:021-38770863(座机)

传真:021-38770863

QQ:1592003379(sales)

QQ群:31542877

地址:上海浦东张江高科园区紫薇路750弄10号202室

邮编:201203

http://www.ibsbio.com

http://blog.sina.com.cn/ibsbio

 

技术服务:RNAi服务,miRNA服务,荧光定量PCR、SNP检测(测序法/荧光PCR法)、高通量测序(454、Hiseq-2000)、基因芯片服务,miRNA芯片服务、引物探针设计与合成分子生物学产品:RNAi、miRNA、RNAi文库、miRNA文库、慢病毒、荧光定量PCR Mix,酶、核酸纯化等产品

代理品牌

免疫学:抗体及其ELISA试剂盒-------Abcam、Epitomics、Abgent(全面的免疫学产品)、Santa Cruz、CST、R&D

荧光类:SYBR/Biotium (核酸凝胶染色试剂、EvaGreen荧光染料、CF染料等荧光试剂)

动物类:各种动物模型

综合类:Corning/Axygen/BD/FISHER(耗材)、MERCK、Millipore、Invitrogen、Roche、Sigma等

仪 器:各种类型小型仪器等


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