基因組單分子光學圖譜

可以獲得更長的光學圖譜reads

技術介紹

基因組單分子光學圖譜是來源于單個DNA分子有序的全基因組限制性內切酶酶切位點圖譜。能提供宏觀的框架支持,反應整個基因組的結構信息。 BioNano全新的標記技術Direct Label and Stain(DLS),無需對基因組DNA進行酶切,無任何物理損傷,避免了fragile sites對基因組組裝長度的影響。相比原來BioNano的NLRS標記技術,可以獲得更長的光學圖譜reads。

平臺展示

BioNano Irys是BioNano第一代單分子基因組結構分析平臺,結合單酶切和熒光標記對DNA單分子線性化高分辨率成像,無PCR擴增所引入的系統誤差,保持DNA最真實的原始信息,兼容包括一代、二代及三代等各測序平臺的數據,讓基因組信息盡收眼底。

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基因組單分子光學圖譜分析系統(BioNano Irys)

Saphyr是BioNano第二代單分子基因組結構分析平臺,該系統采用了與Irys相同的技術,在此基礎上擴大了通量, 并以更高的速度用以檢測和分析基因組的光學圖譜。并且Saphyr可以提供數據處理方案,自動進行數據分析,是一種更為高效和經濟的新一代圖譜繪制(Next-Generation Mapping,NGM)方案。

基因組單分子光學圖譜分析系統(BioNano Saphyr)
基因組單分子光學圖譜分析系統(BioNano Saphyr)
高容量Saphyr芯片
高容量Saphyr芯片

實驗原理

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實驗原理

主要特點

超高準確度

超高準確度

光學圖譜構建所需要的DNA分子是最原始的,不經過擴增打斷等處理,具有高達150%的信息密度且無DNA損傷,所以其反應的是物種DNA最真實狀態。

超長讀長

超長讀長

光學圖譜具有超長的讀長,可達到上百Kb或Mb且NG50高達100+Mbp,遠大于測序讀長,可以跨過部分重復區域,所以在解決重復序列等組裝難題時,具有很好的效果。

明確基因組gap大小

明確基因組gap大小

光學圖譜在輔助基因組組裝時,可以通過酶切標記固定基因組序列的位置,明確片段之間的gap大小。

高完整性

高完整性

高達88-99%的NGS contigs包含在混合Scaffold中,可兼容多種物種。

應用方向

輔助基因組組裝

Saphyr 半導體芯片上有多達120,000個納米通道,經高清CCD對所有納米通道的DNA實時成像,每個flowcell可采集高達5T數據,軟件自動將圖片數據轉換成分子數據,最終組裝得到全基因組光學圖譜。

(1)基因組組裝糾錯

光學圖譜可以對Nanopore或PacBio測序拼接的Contig序列進行排序和定位,明確片段之間的gap大小,同時識別與糾正Contig組裝中潛在的錯誤連接,甚至可實現染色體水平組裝。

Hi-C技術可基于核內染色質交聯頻率的統計方法將Contig連接到染色體長度的Scaffold上。在Contig排序和定向上仍存在一定錯誤。Bionano光學圖譜可以幫助識別并糾正這些錯誤。

 

 

(2)提升scaffold水平

光學圖譜可以在有基因組組裝的情況下,混合組裝將最初的數千個Contigs縮減至少量Scaffold,提升基因組組裝的連續性?;蚪M組裝質量越好,光學圖譜的提升效果也就越好。

結構變異檢測

Bionano光學圖譜可以利用單分子熒光標記檢測結構變異,能特異性展示基因組真實結構,包括插入缺失、易位、倒位重復擴張、串聯重復等變異信息。相比傳統的結構變異檢測工具,如核型、FISH,Saphyr 擁有無可比擬的分辨率、全基因組覆蓋度,便捷的操作流程以及直觀的結果呈現,對結果變異領域的難點平衡易位和倒位可準確檢出。Saphyr檢測長度從500 bp到Mb不等的結構變異,并提供遠遠優于基于測序技術的靈敏度的組裝和發現算法。

案例

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