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20005152--illumina Infinium® Omni5-4 v1.2 Kit 用户指南

来源:上海易汇生物科技有限公司   2025年05月21日 15:35  
20005152--illumina Infinium® Omni5-4 v1.2 Kit 用户指南
产品概述
20005152--illumina Infinium® Omni5-4 v1.2 Kit 是 Illumina 公司推出的一款高性能基因分型芯片试剂盒,旨在为科研人员提供全面、准确的基因组变异分析解决方案。该试剂盒基于 Infinium 技术平台,可同时对超过 500 万个遗传变异位点进行检测,涵盖单核苷酸多态性(SNP)、拷贝数变异(CNV)等多种类型的遗传变异,适用于全基因组关联研究(GWAS)、群体遗传学研究、疾病关联分析、药物基因组学研究等多个科研领域,助力科研人员深入探究遗传因素与疾病、表型之间的关系。
技术原理
Infinium 技术核心
Infinium 技术基于单碱基延伸(SBE)原理和荧光检测技术,实现对基因组 DNA 中特定位点的精确分型 。该技术首先对样本 DNA 进行亚硫酸氢盐处理,将未甲基化的胞嘧啶(C)转化为尿嘧啶(U),而甲基化的胞嘧啶保持不变。经过亚硫酸氢盐处理后的 DNA,其序列中包含了甲基化信息,可用于后续的甲基化研究;若仅进行基因分型研究,亚硫酸氢盐处理则作为预处理步骤,不影响 SNP 等位点的检测。
芯片设计与杂交
Illumina Infinium® Omni5-4 v1.2 Kit 的芯片上固定了大量针对目标变异位点设计的寡核苷酸探针。这些探针与基因组 DNA 片段互补,在杂交过程中,经过预处理的样本 DNA 会与芯片上的探针特异性结合。每个探针的 5' 端固定在芯片表面,3' 端对应目标变异位点的上游一个碱基,确保探针与目标 DNA 片段准确配对 。
单碱基延伸与信号检测
杂交完成后,加入 DNA 聚合酶和带有荧光标记的双脱氧核苷酸(ddNTP)进行单碱基延伸反应 。DNA 聚合酶会根据目标位点的碱基类型,将对应的带有特定荧光标记的 ddNTP 添加到探针的 3' 端。例如,若目标位点是 A,带有特定荧光标记的 ddATP 会被添加到探针上。由于 ddNTP 缺少 3'-OH 基团,延伸反应在添加一个碱基后终止。
随后,通过荧光扫描仪对芯片进行扫描,检测每个位点上的荧光信号。不同的荧光颜色对应不同的碱基类型,根据荧光信号的强度和颜色组合,即可确定每个位点的基因型。对于 SNP 位点,通常会有两种或三种不同的荧光信号组合,分别对应不同的基因型;对于 CNV 分析,则通过比较多个相邻位点的信号强度变化,判断目标区域的拷贝数情况 。
产品特点
  1. 超高检测通量:可同时检测超过 500 万个遗传变异位点,一次实验即可获取大量的基因组信息,极大地提高了研究效率,适用于大规模的全基因组研究和复杂疾病的多因素分析 。

  1. 高准确性与可靠性:经过严格的设计和验证,Infinium 技术具有的准确性和重复性 。通过对多个重复样本的检测验证,该试剂盒的基因型一致性可达 99% 以上,能够为科研结果提供可靠的数据支持。

  1. 广泛的位点覆盖:涵盖了国际通用的基因组参考数据库(如 dbSNP、1000 Genomes Project 等)中的大量功能性和常见变异位点,同时也包含了针对特定人群、疾病或研究领域优化的位点,确保对关键遗传信息的全面捕获 。

  1. 灵活的应用范围:不仅适用于人类样本的基因分型研究,也可通过适当的调整应用于其他物种的遗传分析 。无论是基础科研、临床研究还是药物研发,都能为研究人员提供有价值的基因组数据。

  1. 配套的数据分析工具:Illumina 提供了一系列配套的数据分析软件(如 GenomeStudio、BlueFuse Multi 等),这些软件操作简便,功能强大,可帮助科研人员快速、准确地进行数据处理、基因型分析和结果可视化 。从原始数据的质量控制到复杂的 CNV 分析,都能得到一站式的解决方案。

使用方法
实验前准备
  1. 样本准备

  • 样本类型:该试剂盒适用于多种样本类型,包括新鲜全血、EDTA 抗凝全血、口腔拭子、FFPE(福尔马林固定石蜡包埋)组织等 。但不同样本类型的处理方法有所差异,需根据实际情况选择合适的样本。

  • DNA 提取:使用高质量的 DNA 提取试剂盒,按照说明书的操作步骤从样本中提取基因组 DNA 。提取后的 DNA 需进行浓度和纯度测定,建议使用 Nanodrop 分光光度计或 Qubit 荧光定量仪检测。DNA 浓度应在 50 - 200 ng/μL 之间,A260/A280 比值应在 1.8 - 2.0 之间,以确保 DNA 质量符合实验要求。

  1. 试剂与耗材准备

  • 试剂盒检查:收到 Illumina Infinium® Omni5-4 v1.2 Kit 后,立即检查试剂盒包装是否完好,确认各试剂组分是否齐全,包括 DNA 处理试剂、杂交试剂、延伸试剂、洗涤缓冲液、芯片等 。查看试剂的有效期,确保在有效期内使用。将试剂盒短暂离心(低速,如 2000 - 3000 rpm,离心 1 - 2 分钟),使附着在管盖上的试剂集中于管底。

  • 其他耗材:准备无菌的 PCR 管、移液器吸头、离心机、振荡混合器、水浴锅、恒温培养箱等实验耗材和设备 。确保所有耗材均为无菌、无核酸酶污染状态,实验设备运行正常。

  1. 实验环境准备:在进行实验前,对实验室工作台面进行清洁和消毒,使用 75% 酒精擦拭台面 。确保实验环境温度和湿度稳定,避免环境因素对实验结果产生影响。实验过程中,严格遵守实验室生物安全和无菌操作规范,防止样本污染。

实验操作步骤
  1. DNA 处理

  • 亚硫酸氢盐转化(可选,用于甲基化研究或作为预处理步骤):取适量提取的 DNA 样本,按照试剂盒说明书中的操作步骤进行亚硫酸氢盐转化 。该过程包括 DNA 变性、亚硫酸氢盐处理、中和及纯化等步骤,将未甲基化的 C 转化为 U,同时保留样本的 DNA 完整性。转化后的 DNA 需进行定量和质量检测,确保转化效率达到 90% 以上。

  • DNA 片段化与标记:将处理后的 DNA 进行片段化处理,使其成为适合与芯片探针杂交的片段长度 。然后,对 DNA 片段进行标记,通常采用末端标记的方法,在 DNA 片段的末端添加特定的标签,以便后续与芯片探针结合。

  1. 杂交:将标记好的 DNA 样本与杂交缓冲液混合均匀,加入到 Infinium® Omni5-4 v1.2 芯片的反应孔中 。将芯片放入杂交炉中,按照设定的温度和时间进行杂交反应(一般为 48 - 72 小时)。在杂交过程中,DNA 片段会与芯片上的探针特异性结合,形成稳定的杂交复合物。

  1. 洗涤:杂交完成后,将芯片从杂交炉中取出,放入洗涤工作站中,使用洗涤缓冲液进行多次洗涤 。洗涤过程旨在去除未结合的 DNA 片段和杂质,确保芯片上只保留与探针特异性结合的 DNA。洗涤步骤需严格按照说明书操作,控制洗涤时间和温度,以保证洗涤效果。

  1. 单碱基延伸:向芯片反应孔中加入 DNA 聚合酶和带有荧光标记的 ddNTP,进行单碱基延伸反应 。在合适的温度和反应时间下(一般为 37℃孵育 2 - 4 小时),DNA 聚合酶根据目标位点的碱基类型,将对应的 ddNTP 添加到探针上,完成单碱基延伸。

  1. 荧光检测:延伸反应结束后,将芯片放入 Illumina iScan 等荧光扫描仪中进行扫描 。扫描仪会根据荧光标记的不同颜色和强度,对每个位点的信号进行检测和记录,生成原始数据文件。

数据分析
  1. 数据导入:将扫描得到的原始数据文件导入 Illumina GenomeStudio 等数据分析软件中 。软件会自动识别数据文件中的信息,并将其转换为可分析的格式。

  1. 质量控制:在数据分析前,需对数据进行质量控制 。通过软件中的质控模块,检查样本的整体信号强度、检出率、SNP 分型聚类情况等指标,剔除质量不合格的样本和位点。一般要求样本的检出率大于 95%,SNP 分型聚类清晰,信号强度均匀。

  1. 基因型分析:使用软件的基因型分析模块,对经过质量控制的数据进行基因型 calling 。软件会根据荧光信号的强度和颜色组合,自动判断每个位点的基因型,并生成基因型数据表格 。对于不确定的基因型,可通过手动调整聚类边界或参考其他样本的基因型进行修正。

  1. CNV 分析(可选):如果需要进行拷贝数变异分析,可使用 BlueFuse Multi 等专门的 CNV 分析软件 。将基因型数据导入软件后,通过与参考基因组进行比对,分析样本中目标区域的拷贝数变化情况,并生成 CNV 分析报告。

  1. 结果解读与可视化:根据研究目的,对基因型和 CNV 分析结果进行解读 。可使用软件中的可视化工具,生成聚类图、曼哈顿图、热图等,直观展示研究结果。同时,结合生物学背景知识和研究假设,对结果进行深入分析和讨论,挖掘潜在的遗传信息。

实验后处理
  1. 试剂与耗材处理:实验结束后,将剩余的试剂按照要求保存于 - 20℃冰箱中,避免反复冻融 。对于已开封的试剂,需尽快使用,并在使用前检查试剂是否有变质或污染的迹象。使用过的耗材(如 PCR 管、吸头、芯片等)属于生物废弃物,应按照实验室生物安全规定进行分类处理,进行高压灭菌或化学消毒后丢弃。

  1. 数据存储与备份:将实验数据和分析结果进行妥善存储,建议使用专用的服务器或硬盘进行备份 。同时,对数据进行合理的命名和分类,以便后续查询和使用。为了确保数据的安全性,定期对数据进行备份,并建立数据恢复机制。

注意事项
  1. 样本质量:样本的质量直接影响实验结果的准确性,确保提取的 DNA 浓度和纯度符合要求,避免样本降解和污染 。对于 FFPE 组织样本,由于 DNA 质量可能较差,需特别注意提取方法和质量检测,必要时可进行多次提取和纯化。

  1. 试剂使用:严格按照说明书要求的储存条件保存试剂,避免试剂因储存不当而失效 。使用试剂时,应使用无菌的移液器和吸头,避免交叉污染。每次取试剂后,及时将试剂管盖紧,放回冰箱保存。不同批次的试剂可能存在差异,尽量使用同一批次的试剂进行实验,以保证实验结果的一致性。

  1. 实验操作:实验过程中,严格遵守操作步骤和时间要求,确保每个步骤的准确性和一致性 。在进行 DNA 处理、杂交、洗涤等操作时,要注意避免样本蒸发和污染。同时,保持实验环境的清洁和稳定,减少外界因素对实验结果的干扰。

  1. 数据分析:在数据分析过程中,要注意选择合适的质控标准和分析方法 。对于不确定的结果,需进行进一步的验证和分析。同时,保护数据的隐私和安全,遵守相关的数据管理规定。

常见问题及解决方法
  1. 样本检出率低

  • 原因:可能是样本 DNA 质量不佳、DNA 浓度过低、杂交条件不合适、洗涤过度等 。

  • 解决方法:重新检测样本 DNA 的浓度和纯度,确保其符合实验要求;适当增加 DNA 上样量;优化杂交条件,如调整杂交温度、时间和杂交液配方;检查洗涤步骤,减少洗涤次数或降低洗涤强度,避免过度洗涤导致结合的 DNA 丢失 。

  1. SNP 分型聚类不清晰

  • 原因:可能是荧光信号强度不足、探针设计不合理、样本存在污染、实验操作误差等 。

  • 解决方法:检查荧光扫描仪的参数设置,确保信号检测的准确性;重新评估探针的设计,选择特异性更高的探针;对样本进行污染检测,如检测是否存在外源 DNA 污染;仔细检查实验操作步骤,避免操作误差,如确保试剂添加准确、混合均匀等 。

  1. CNV 分析结果异常

  • 原因:可能是参考基因组选择不当、数据分析参数设置不合理、样本存在批次效应等 。

  • 解决方法:根据研究物种和样本类型,选择合适的参考基因组;优化 CNV 分析软件的参数设置,如调整阈值、滑动窗口大小等;对样本进行批次效应校正,如使用 ComBat 等软件进行处理 。



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