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高通量测序原理

高通量测序原理

高通量测序原理高通量测序(high-throughput sequencing)是一种快速且高效的基因测序技术,它通过对DNA或RNA样本进行大规模并行测序,能够同时获得大量的基因序列信息。

下面介绍高通量测序的原理。

高通量测序的核心技术之一是DNA片段的扩增。

首先,需要将DNA或RNA样本提取出来,并根据需要进行富集和净化处理。

然后,将样本DNA或RNA分解成较短的片段,通常为几百到几千碱基对。

接下来,为每个片段的两端连接适配体(adapter),适配体中含有特定序列,用于测序和扩增引物的结合。

在测序之前,需要将这些片段通过PCR(聚合酶链反应)进行扩增,形成DNA文库。

文库中的每个片段都带有两端适配体并连接了PCR引物。

最后,将文库进行测序。

高通量测序技术主要有两种方法:SBS(测序by合成)和SMRT(单分子实时测序)。

下面分别介绍它们的原理:1. SBS(Sequencing by Synthesis):这是目前应用最广泛的高通量测序技术。

其原理是通过单个DNA聚合酶复制 DNA的过程,依次加入四种具有不同荧光发射特性的可逆终止核苷酸(dNTPs)。

每次加入一个dNTP后,检测其是否被聚合到待测序片段上,并记录其信号。

然后,将其去除,以便加入下一个dNTP。

重复这个过程,直到测序结束。

通过检测每个位置的荧光信号,就可以获得该位置的碱基信息。

2. SMRT(Single-molecule Real Time sequencing):这种技术利用了DNA聚合酶的优异性质,实现了单分子级别的DNA测序。

SMRT测序使用了一种称为“ZMW”的奇特结构,即零模式波导孔(Zero-mode waveguide)。

在这种结构中,只有非常小的体积(约为20nm)被激光所照亮,并记录荧光信号。

通过DNA聚合酶复制过程,加入了与待测DNA碱基互补的荧光标记的dNTPs,并记录下其荧光信号。

通过不断加入dNTPs,观察荧光信号的变化,就可以获得DNA测序信息。

2022理论培训课第1讲高通量测序基础知识和原理简介

2022理论培训课第1讲高通量测序基础知识和原理简介

2022理论培训课第1讲高通量测序基础知识和原理简介
理论课程第一讲,让我们从测序的基础知识和原理开始~你想知道什么是高通量测序吗?
你想了解测序仪是通过什么原理获取信号的吗?
你想看看多种测序仪可以各自应用到哪些工作场景中吗?
让我们一起来探讨一下~讲师介绍:
强裕俊,中国疾病预防控制中心传染病预防控制所测序工程师,研究方向病原微生物和宏基因组学,长期从事于病原微生物高通量测序相关工作,拥有多年3730、454、Miseq、BGIseq、Nonapore等不同型号测序仪相关工作经验及处理各类样本量近万份,参与发表SCI 文章数篇。

本系列所有资料,仅用于内部学习交流,未经授权,不可他用。

长按关注
公众号名称:微微悦明
科学的乐趣是获得新知识的喜悦~
高通量测序、大数据病原微生物检测和监测健康大数据行业资讯记录与分享
我有一壶酒
独酌无相亲
倾尽江湖里
共饮天下人。

高通量筛选技术应用ppt课件

高通量筛选技术应用ppt课件
17
18
2
TEX 高通量筛选技术在医药领域的应用 T
TEX 高通量筛选技术在酶工程领域的应用 T
TEX 高通量筛选技术在基因领域的应用 T
3
高通量筛选技术在医药领域的应用
高通量筛选( high-throughout screening)是近年来迅速发展起来的药物筛选技术 ,它通过运用基 因科学 、蛋白质科学 、分子药理学 、细胞药理学 、微电子技术等多学科理论和技术 , 以及与疾 病相关的酶和受体为作用靶点 ,对天然或合成化合物进行活性测试 , 并在此基础上进行筛选 。 高通量筛选具有快速 、高效 、经济 、高特异性等优点 ,其中所用的样品量甚少的特点 尤其适用于天然化合物的活性筛选
9
高通量筛选技术在酶工程领域的应用
酸检测法:是一种经常应用于脂肪酶或者酯酶的高通量筛选方法 , 主要包括 pH 指示
剂法 、乙酸法以及最近出现的荧光钠盐法 。 荧光钠盐( uoresceinsodium salt ) 是一种具有绿色荧光的有机盐 , 当用该盐作为酶促反应的 指示剂时 , 随着反应体系中酸的增加 , 该盐的荧光会逐渐被 H +离子所淬灭 , 因此 , 通过检测 其在 495 nm 处吸光值的变化我们便可以检测出酶促反应的速率
高通量筛选技术的应用
1
高通量筛选( HTS)又称大规模集群式筛选,是由高容量 化合物库、自动化操作、高灵敏度检测、高特异筛选模型、 高效率数据处理 5 个子系统有机组合而成,是一种新型、 高自动化、高灵敏度、高通量的筛选技术。
其理论基础是反向药理学( reversepharmacology),即基 于受体、酶及离子通道等分子、细胞水平药物作用靶点, 从 现有化合物库中筛选出具有生物活性的先导化合物,在此基 础上再进行组织、器官及疾病相关动物模型研究

高通量测序技术的类型原理及应用--pptPPT课件

高通量测序技术的类型原理及应用--pptPPT课件

精选PPT课件
7
复旦大学
第二代测序技术
此后,Illumina 公司和ABI 公司相继推出 了Solexa和SOLiD(supported oligo ligation detetion)测序技术。
精选PPT课件
8
复旦大学
第二代测序技术
原理:与焦磷酸测序法的类似,核心思想 都是边合成边测序(sequencing by synthesis)。
这使得对一个物种的转录组和基因组进行
细致全貌的分析成为可能。
精选PPT课件
3
复旦大学
类型及原理
目前,所说的高通量测序技术主要是指 454 Life Sciences 公司、ABI 公司和Illumina 公司推出的第二代测序技术以及Helicos Heliscope TM 和Pacific Biosciences 推出的单 分子测序技术。
即生成新DNA 互补链时,要么加入的
dNTP 通过酶促级联反应催化底物激发出荧光,
要么直接加入被荧光标记的dNTP 或半简并引物,
在合成或连接生成互补链时释放出荧光信号。
通过捕获光信号并转化为一个测序峰值,获得
互补链序列信息。
精选PPT课件
9
复旦大学
第二代测序技术
优点:
✓ 操作极为简便:无需进行电泳; ✓ 可以在芯片上进行高通量分析; ✓ 大大节省了成本和时间。
精选PPT课件
4
复旦大学
第二代测序技术
2005年,454 Life Sciences 公司( 现已被 Roche公司收购) 首先推出了革命性的基于焦磷 酸测序法的超高通量基因组测序系统,开创了 第二代测序技术的先河。精Leabharlann PPT课件5复旦大学

高通量透析和血液透析滤过培训课件

高通量透析和血液透析滤过培训课件

HFD与死亡风险关系的随机对照 研究
HEMO研究 MPO研究
3/12/2021
高通量透析和血液透析滤 31
试验设计:定义
通量定义
HFD:2MG > 20mL/min LFD:2MG < 10mL/min
剂量定义(Kt/Vurea)
sp Kt/Vurea= 1.25 sp Kt/Vurea= 1.65
方法
Am J Kidney Dis 2005;45:565-571.
1996年法国106个透析中心参加的营养横断面研究 20个中心参加了营养与预后的随访研究 11个中心的650例有透析器资料:HFD=46% 随访两年 终点:死亡
3/12/2021
高通量透析和血液透析滤 28
HFD降低死亡风险38%
美国疾病控制中心(CDC)认为高通量透析即是所用膜的超滤 系数>20 ml/(h·mmHg·m2)的透析
3/12/2021
高通量透析和血液透析滤 10
透析器分类
3/12/2021
高通量透析和血液透析滤 11
3/12/2021
高通量透析和血液透析滤 12
高通量透析的临床研究
高通量透析与透析相关淀粉样变 血清2MG升高可增加死亡风险 HFD与死亡风险关系的观察性研究 HFD与死亡风险关系的随机对照研究
标准剂量 低通量
剂量
高剂量 低通量
标准剂量 高通量
高通量透析和血液透析滤
高剂量 高通量
33
透析剂量与患者预后无关
N Engl J Med 2002;347:2010-9.
3/12/2021
高通量透析和血液透析滤 34
膜通量与患者预后无关
N Engl J Med 2002;347:2010-9.

高通量透析PPT课件

高通量透析PPT课件

11,800 道尔顿 10,000 道尔顿
瘦素(Leptin)
16,000 道尔顿
同型半胱氨酸(Homocystein 135 道尔顿 )
主要的功能 淀粉样变性 淀粉样变性 抑制食欲 增加心血管患病风险
2019/11/12
.-
13
低-高通量透析膜筛选系数区别
高通量透析膜对中大分子的筛选系数更高,对其通透性更好。
改善脂代谢。
接受6个月的治疗后, HFD组患者的总胆固醇明显下降 , 高密度脂蛋白升高。
2019/11/12
.-
23
改善贫血
高通量透析的优势
接受6个月的透析后,HFD 组患者的血红蛋白明显高于 低通量组。
2019/11/12
.-
24
高通量透析的优势
改善营养
瘦素是相对分子质量16000的血浆蛋白,由 脂肪细胞产生,在血液透析患者中普遍增高,高 水平瘦素可导致营养不良和厌食,高通量透析能 降低血浆瘦素浓度,有助于改善患者的营养状况。
要求:细菌含量< 0.1CUF/ml 内毒素含量<0.03EU/ml
2019/11/12
.-
35
高通量透析的质量管理要求
在透析机上安装 内毒素过滤器。
2019/11/12
.-
36
高通量透析的质量管理要求
采用双级反渗水处理系统。一 些先进的水处理配备超滤膜和热消 毒装置,大大提高纯水质量。
2019/11/12
邯郸市中心医院 高通量透析的临床应用
巩楠
2019/11/12
.-
1
高通量透析的临床应用
一、高通量透析的简介 二、高通量透析的优势 三、高通量透析的注意事项

RNA高通量组学研究PPT课件

7
融合基因分析
* Red text highlights first 36-mer of the 100-mer reads
8
可变剪切/融合基因Bowtie的将RNA-Seq数据 mapping到参考基因组上,从而鉴定可变 剪切(exon-exon splice junctions)。
13
测序原始数据
*.fq格式序列
Illunima HiSeq™ 2000测序错误率与测序质量值简明对应关系
14
Single-End & Paired-End
cDNA
Single-End (SE) Reads
Reads, 50 bases
Read 1, 90 bases
Paired-End (PE) Reads
• RNA fragmentation provides more even coverage along the gene body, but is relatively depleted for both the 5′ and 3′ ends
18
Clean tag 相关分析
拷贝数分布统计
Cleantag比对统计 19
➢ 需要其它软件为:Bowtie、TopHat、 Cufflinks、samtools
9
预测新转录本
Paired Reads distribution
Reads cluster
Paired-End (PE) Reads
Genomic intergenic region
现有数据库中对转录本的注释可能还不全面,通过高通量测序我们能检测到新的转录本(Mortazavi, 2008)。我们首先从潜在 gene model中挑选出长度大于150bp且平均覆盖度大于2的gene model,再从中找出位于基因间区域(一个基因3'端下游200bp到下 一个基因5'端上游200bp之间的区域)的潜在gene model作为候选的新转录本。

17高通量测序技术临床应用的关键点培训课件


京津冀区域 华中区域
华南区域 西北区域 西南区域 东北区域
脑血管疾病 呼吸系统疾病 代谢性疾病 乳腺癌 食管癌 罕见病
神经系统疾病 精神心理疾病 肺癌 前列腺癌 肝癌/肝病 结直肠癌 胃癌
中国人群参比数据库 建设与系统分析
2017年
中国人群多组学参比 数据与分析系统建设
高通量测序技术的临床应用
➢ 染色体非整倍体无创产前筛查(NIPS) ➢ 胚胎植入前遗传学筛查( Preimplantation Genetic Screening,PGS)
换药维持治疗: 厄洛替尼或
厄洛替尼联合化疗 (2B类)
肿瘤 进展
EML4-ALK 融合阳性
克唑替尼
肿瘤 进展
二线或 三线治疗
二线或 三线治疗
二线或 三线治疗
EGFR突变和ALK检测均不 作为常规推荐
双药联合化疗或西妥昔单抗/长春瑞滨/ 顺铂
2013 Version
转移灶的系统治疗
转 移 灶
• 有足够的样本来确 定组织学亚型
2011 Version
转移和复发的治疗
确定 组织学
亚型
腺癌 大细胞癌 NSCLC NOS
EGFR突变 检测(I类)
EGFR突变 阴性或未知
EGFR突变 阳性
鳞状细胞癌
EGFR突变 检测
EGFR突变 阴性或未知
一线治疗前 发现EGFR 突变
化疗期间 发现EGFR 突变
一线治疗
双药联合化疗或
确定 组织学 亚型
腺癌 大细胞癌 NSCLC NOS
鳞状细胞癌
EGFR突变检 测(1类)
ALK检测(新增)
一线治疗
EGFR突变或ALK 阴性或未知

高通量测序基础学习培训


富集的外泌体
• 干冰运输即可。也可以送4ml左右血浆或血清, 我们来富集。
1. 一般每组至少3个样本
2. 取样的代表性及准确性
• 取材时间、部位、处理条件等方面尽可能保持一致 • 准确记录,并按要求(低温、迅速)采集、制备、贮存、运输进行实验处

3. 样本编号
• 比如:癌症病人组可用编号 C_01; C_02; C_03……;正常病人组可用 编号 N_01; N_02
2) 2100 bioanalyzer检测片段大小:其峰值大小应该是目的片段大 小加上接头的序列长度。
示例1 2100 bioana分析
• 数据质控和筛选过滤,得到高质量数据 • 根据不同的测序类型进行差异基因分析、功能注
释、预测新的基因等
• 判断是否存在降解应以2100 bioanalyzer模拟电泳图为准 • 植物样品检测结果为 25S/18S ,具有相同的参考意义
RIN值 浓度、总量
• RNA Intergrity Number,RNA完整性指数,满分为10分 • 建议使用符合RIN值≥ 7且rRNA 28S/18S≥ 0.7
• 起始总RNA浓度≥ 100 ng/µl • 起始总RNA量 ≥ 2 µg/样品(如小RNA测序) • 或起始总RNA量 ≥ 20 µg/样品(如转录组测序)
示例1 2100 bioanalyzer峰图和模拟电泳图
示例2
(报告一)
样序列打 碎成200-500bp的
小片采用特异性染料结合的方式特异性的检测样本浓度 来实现精确定量。
主要测序平台
Illumina 高通量测序平台,主要由HiSeq测序仪和MiSeq测序仪组成。
HiSeq 2500平台
• 转录组测序、小RNA测序

5-高通量测序技术【兰州大学生物信息学】

均一 覆盖
偏好 覆盖
PacBio 可以解决NGS哪些困扰?
Accuracy Increase With Sequencing Coverage
PacBio 可以解决NGS哪些困扰?
PacBio第三代测序技术原理
特制的DNA聚合酶
介孔分子筛
-- 反应速度快 在体外工作时3bp/s -- 准确率高,是PCR用聚合酶的1000倍 -- 链置换特性(即可以循环进行复制反应) -- 每一个SMART cell中有15万个ZMW孔
EAS139 136 FC706VJ 2 2104 15343
197393
1
Y
18 ATCACG
the unique instrument name the run id the flowcell id flowcell lane tile number within the flowcell lane ‘x’-coordinate of the cluster within the tile
孔底垂直发射激光
激光激发4序数据的基本处理
数据样式,质量值,比对的过程,原理和常用软件
FASTQ格式
FASTQ是基于文本的,保存生物序列(通常是核酸序列)和其测序质 量信息的标准格式。其序列以及质量信息都是使用一个ASCII字符标示, 目前已经成为高通量测序结果的事实标准。
0 when none of the control bits are on, otherwise it is an even number index sequence
质量值
Phred quality scores Q are defined as a property which is logarithmically related to the base-calling error probabilities P.
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高通量/低通量 13 % 合成膜
60 %
高通量 合成膜
低通量 纤维素膜 87%
低通量 合成膜
低通量 纤维素膜 40%
1990 2000
高通量透析的应用条件
高通量合成膜的高通量血液滤过器
面积 1.5-1.8m2 KUF>20ml/h.mmHg 血流量250-350ml/min 透析液流速 500-800ml/min 达到尿素清除率>200ml/min Kt/v>1.4
J Am Soc Nephrol 20:546-654,2009
内容概括
高通量血液透析的介绍
近期关于高通量血液透析的国外研究
我们关于高通量血液透析的研究 总结
多中心研究-参加医院
• 北京大学附属第一医院 • 首都医科大学附属复兴医院 • 卫生部北京医院 • 解放军总医院第一附属医院 • 天津市人民医院
内容概括
高通量血液透析的介绍
近期相关的国外研究
我们关于高通量血液透析的研究 总结
前言
• 常规血液透析均为低通量血液透析,由于无 法有效清除一些大、中分子毒素,随着透 析时间的延长,许多远期并发症随之出现 • 而高通量血液透析(high flux hemodialysis,HFHD)是指采用高通透性 的透析器进行维持性血液透析 • 近年来HFHD在临床上已有较多应用和研究
HEMO研究结果
• 女性:高通量组死亡率下降19%
• 心源性死亡:高通量组下降20%
• 透析龄>3.7年:高通量组死亡率下降32%
血透患者血浆β
2-MG水平可预测患者的死亡率
HEMO study
Cheung AK et al. J Am Nephrol 2006,17:546-555
对淀粉样变性的影响 (Hemo Study)
120 100 80 60 40 20 0
LF
F8
F80S
Coyne et al. Am J Kidney Dis 32:1031-1035, 1998
高通量透析降低低蛋白血症者死亡率
MPO 研究
J Am Soc Nephrol 20:546-654,2009
高通量透析降低糖尿病透析患者死亡率
MPO 研究
MPO研究结果
• 高通量和低通量血液透析死亡危险无差 别。 • 白蛋白<40g/L者,HFDF降低死亡风险37% • 糖尿病者,HFDF降低死亡风险38%
HFHD对Leptin的影响(HEMO study)
180 160 140
Leptin (µ g/L)
Leptin: •认为它抑制食欲 •参与体重的调节 •高水平可致营养 不良和厌食
4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0
淀粉样变性
b2m MD=11,800D
低通量,纤维膜 低通量,合成膜 高通量,合成膜
囊性骨病
腕管综合症
关节病
Schiffl et al. Nephrol Dial Transplant 15:1399-1409, 2000
HFHD对Leptin的影响(HEMO study)
高通量透析的应用条件
容量控制的透析机 透析用水和透析液要求严格 双极反渗装置 有内毒素滤器 NaHCO3透析液
高通量血液透析的优点
• 因加强了β 2-微球蛋白的清除而延迟透析相关 淀粉样变性的发生 • 降低心脑血管并发症发生率和住院率 • 改善脂质代谢 • 改善体内微炎症状态 • 改善营养状况
180 160 140
Leptin (µ g/L)
Leptin: •认为它抑制食欲 •参与体重的调节 •高水平可致营养 不良和厌食
120 100 80 60 40 20 0
LF
F8
F80S
Coyne et al. Am J Kidney Dis 32:1031-1035, 1998
HFHD降低血透患者的脑血管疾病发生
• 保护残余肾功能 • 因增加了中分子溶质清除而提高患者的生存率
使用高通量血液透析的注意事项
•反超滤及致热源反应 •对药物浓度的影响 •高通量透析器的复用
内容概括
高通量血液透析的介绍
近期关于高通量血液透析的国外研究
我们关于高通量血液透析的研究 总结
HEMO研究
• • • • 前瞻性随机对照研究 2×2因素设计 剂量:eKT/V 1.05 VS 1.45 通量: cβ 2-MG<10 VS >20ml/min (kuf 14ml/h/mmHg)
• 共入组???例 • 从低通量血液透析转为高通量血液透析, 进行自身对照研究 • 目前所有入组病人已经完成了6个月的研 究,所有数据在统计中
观察内容
化验:血红蛋白、甲状旁腺激素、KT/V、 血生化、铁代谢、β 2微球蛋白、血脂、高敏 CRP、nPCR。 问卷调查:SF36、KDQoL、疼痛量表、疲劳量 表、不安腿综合症评定量表、皮肤搔痒表、皮 肤干燥表、PSQI、食欲量表、SGA评估、饮食 纪录表。 其他指标:体格检查、握力、生物电阻抗。
多中心研究部分结果—CRP
多中心研究部分结果—β 2微球蛋 白
多中心研究部分结果—
我院透析中心的研究
一、前期准备
• • • •
查阅相关文献 选择入组病人 入组病人签署知情同意书 对入组病人完善相关化验
二、入组病人基本资料
入组病人共32人,其中女性18人, 男性14人。年龄从33岁-80岁。 原发病为:高血压7例;糖尿病肾病7 例;其中肾小球肾炎6例;慢性间质性 肾炎6例;原发性肾病综合症2例;多 囊肾2例;膀胱癌切除术后1例,干燥 综合症引起肾损害1例。 透析时间为1-12年。
高通量血液透析的定义
• 高通量透析器的特点: 具有膜孔径较大、膜结构较薄 对水和溶质通过阻力小 膜表面疏水性,对蛋白有吸附性 • 要求透析器KUF(超滤系数)>20ml/h.mmHg β 2-MG(中分子物质)>清除率 20ml/min • 主要依靠弥散及对流方式清除溶质
透析器膜应用情况
100 %
HEMO study
Delmez JA et al..Am J Kidney Dis 2• 入选了一些透析龄长的病人 60%的入选患者已经应用高通量透析 允许透析器复用 排除了高危患者
MPO研究
• 前瞻性、多中心、随机对照
• 9个欧洲59个透析中心,18-80岁透析2个 月以上的新病人,spKT/V≥1.2 • 排除:近期肾移植;肿瘤;预期生存期短 ;严重心衰、心绞痛、心梗;大量蛋白 尿者
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