IlluminaBeadArray?Technology&

Application

Illumina光纖微珠芯片技術(shù)

及應(yīng)用

邱亞靜2025/11/5內(nèi)容第一部分：光纖微珠芯片技術(shù)第二部分：基因表達(dá)研究第三部分：基因分型SNP研究第四部分：最新技術(shù)2025/11/5基因芯片的基本原理基因芯片又稱DNA微陣列（microarray），把大量已知序列探針集成在一個(gè)基片上，然后與標(biāo)記的樣品進(jìn)行雜交，通過(guò)檢測(cè)雜交信號(hào)來(lái)檢測(cè)信息2025/11/5*****基因芯片的制作點(diǎn)樣法原位合成2025/11/5基因芯片制備原位合成法，原位合成法是基于組合化學(xué)的合成原理,它通過(guò)一組定位模板來(lái)決定基片表面上不同化學(xué)單體的偶聯(lián)位點(diǎn)和次序。原位合成法制備DNA芯片的關(guān)鍵是高空間分辨率的模板定位技術(shù)和固相合成化學(xué)技術(shù)的精巧結(jié)合。點(diǎn)樣法。基因芯片點(diǎn)樣法首先按常規(guī)方法制備cDNA（或寡核苷酸）探針庫(kù)，然后通過(guò)特殊的針頭和微噴頭,分別把不同的探針溶液，逐點(diǎn)分配在玻璃、尼龍或者其它固相基底表面上不同位點(diǎn),并通過(guò)物理和化學(xué)的結(jié)合使探針被固定于芯片的相應(yīng)位點(diǎn)。2025/11/5PeterJ.Russell,iGenetics:Copyright?PearsonEducation,Inc.,publishingasBenjaminCummings.原位合成

2025/11/5PeterJ.Russell,iGenetics:Copyright?PearsonEducation,Inc.,publishingasBenjaminCummings.2025/11/5PeterJ.Russell,iGenetics:Copyright?PearsonEducation,Inc.,publishingasBenjaminCummings.2025/11/5原位合成技術(shù)可達(dá)很高的密度合成過(guò)程中大量不完全片斷殘留在基片上探針序列不能太長(zhǎng)，一般為25bp2025/11/5點(diǎn)樣法2025/11/52025/11/52025/11/5點(diǎn)樣技術(shù)

片斷長(zhǎng)度不受限制需要預(yù)先準(zhǔn)備大量的核苷酸點(diǎn)的大小，間距較難控制2025/11/5新一代芯片技術(shù)

光纖微珠芯片

ScreeningUnlabeledDNATargetswithRandomlyOrderedFiber-OpticGeneArrays,

Steemers,F.J.,Ferguson,J.A.,Walt,D.R.,NatureBiotechnology,18,91-94,2000.

Techview:MolecularBiology.Bead-BasedFiber-OpticArrays,Walt,D.R.,Science,287,451-452,2000DecodingRandomlyOrderedDNAArrays,KevinL.Gunderson,GenomeResearch,14:870-877,2004.2025/11/51.微珠3.1um無(wú)孔無(wú)熒光硅珠每個(gè)微珠單獨(dú)質(zhì)控

光纖微珠芯片---技術(shù)原理

有效的反應(yīng)表面積和體積比低/無(wú)背景大小均一2025/11/5Oligator?合成工廠2.寡聚核苷酸探針光纖微珠芯片---技術(shù)原理

96孔板全自動(dòng)化合成LIMS控制所有過(guò)程年生產(chǎn)能力>20million(20-mer)嚴(yán)格的QC系統(tǒng)OD260檢測(cè)產(chǎn)量MALDI-TOF質(zhì)譜檢測(cè)UV毛細(xì)管電泳實(shí)時(shí)數(shù)碼色彩監(jiān)控2025/11/52.寡聚核苷酸探針3’End5’End50mer

探針合成探針23mer

地址序列光纖微珠芯片---技術(shù)原理

73mer3’5’合成方向2025/11/523mer50mer探針3’End5’End探針與微珠連接光纖微珠芯片---技術(shù)原理

2.寡聚核苷酸探針每個(gè)微珠上連接100萬(wàn)左右相同的探針2025/11/5KeyTechnologyElements:BeadChemistryHowdowemakeourBeads?Athreestepprocess!

RawBeadsSilanization–producesageneralcouplingmolecule–anamineTrimethoxyaminopropyl

silaneVerystablecomparedtoothertechniquesActivationPreparesthebeadtoattachtheOligoCyanuricChlorideImmobilizationofDNAComplexityDiscretereactions96Wellmicrotiterplate

NH2OHNNNNHClCl2025/11/5每種(微珠+探針)單獨(dú)合成并

QC不同種微珠混合在一起形成

微珠池

(1624－24,000+種微珠)2.寡聚核苷酸探針光纖微珠芯片---技術(shù)原理

高雜交特異性全長(zhǎng)序列探針定制靈活100%質(zhì)量檢控QC2025/11/5KeyTechnologyElements:BeadProductionSynthesisofOligosActivatedBeadPlates+OligoPlatesGilson96TipRobotOvenPooledBeadSetQC2025/11/5acidetchstrandcladdingstrandcorephoto-resistsiliconwaferplasmaetchingcleaningOpticalfiber3μmbeadsinwells3.芯片的組裝光纖微珠芯片---技術(shù)原理

2025/11/5KeyElements:RandomBeadAssemblyMixtureofDifferentBeadTypes6x2WholeGenomeBeadChipBeadPoolispipettedontheSubstrateNoInformationofBeadIdentityandlocationonArray2025/11/5將微珠池內(nèi)微珠倒入蝕刻光纖，微珠無(wú)序自組裝進(jìn)入小孔，每根光纖上帶一個(gè)微珠每種微珠大約有~30個(gè)重復(fù)3.芯片的組裝光纖微珠芯片---技術(shù)原理

消除系統(tǒng)隨機(jī)誤差高重復(fù)性微珠之間間距均一2025/11/5光纖束-微珠3.芯片的組裝光纖微珠芯片---技術(shù)原理

傳統(tǒng)芯片圖2025/11/5Decoderhybridization1Decoderhybridization22025/11/54.芯片解碼光纖微珠芯片---技術(shù)原理

2025/11/5

Gundersonetal.(2004)

DecodingrandomlyorderedDNAarrays.GenomeResearch14,870-877.4.芯片解碼光纖微珠芯片---技術(shù)原理

2025/11/5KeyElements:DecodingStrategyExpandsExponentially指數(shù)級(jí)解碼XY=totalnumberofcodesX=totalnumberofcolorsorstatesY=totalnumberofhybridizationstagesSingleIllumiCodeStrategyExample:38=6,56148=65,53624mer

ICode2025/11/5每張芯片上每個(gè)微珠每個(gè)特性都被質(zhì)控(100%QC)位置和強(qiáng)度控制有多少重復(fù)小部分不合格地被撿出是Illumina出廠前的生產(chǎn)步驟每個(gè)芯片在出廠前已通過(guò)解碼和質(zhì)控解碼CD隨芯片送至用戶處4.芯片解碼光纖微珠芯片---技術(shù)原理

2025/11/5KeyElements:DecodingQualityMetrics%ofBeadsLoaded:~98%%ofBeadsDecoded:~98%BeadTypeRepresentation:~30ErrorRate:0.05%PresenceofallBeadTypesDecodingIntensitiesofeachstageFocusMetricsAllparametersmonitoredin~realtime 2025/11/5KeyElements:DecodingQualityMetrics2025/11/5BeadArrayFormatsSentrixArrayMatrixSentrixBeadChipFormatsHuman-6HumanRef-8Universal-16Custom-16Human-12025/11/5BeadArrayFormatsSentrixArrayMatrixSentrixBeadChipFormatsHuman-6HumanRef-8Universal-16Custom-16Human-1GoldenGateTM

GenotypingandDASLTM“UniversalArray”2025/11/5BeadArrayFormatsSentrixArrayMatrixSentrixBeadChipFormatsHuman-6HumanRef-8Universal-16Custom-16Human-1FocusedGEXSets

(StandardSamplers,CustomBeadPools)2025/11/5BeadArrayFormatsSentrixArrayMatrixSentrixBeadChipFormatsHuman-6HumanRef-8Universal-16Custom-16Human-1WholeGenomeGeneExpression2025/11/5BeadArrayFormatsSentrixArrayMatrixSentrixBeadChipFormatsHuman-6HumanRef-8Universal-16Custom-16InfiniumInfiniumTMWholeGenomeGenotyping2025/11/5BeadStation?掃描系統(tǒng)

激光共聚焦掃描系統(tǒng)

高分辨率,0.8micron

雙色激光at532&635nm光纖微珠芯片---技術(shù)原理

超高分辨率全自動(dòng)化定位,掃描2025/11/5BeadArrayReaderConfocallaserscanningsystemSub-micron,0.8micronTwolasers532,635nmSupportsCy3&Cy5imagingAuto-focusing,centeringandtiltingwithoutphotobleachingSupportsgenotyping,geneexpressionapplicationsScansbothArrayMatrixandBeadChipmicroarrays2025/11/5SentrixBeadChip:AnalyticalFluorescentImage2025/11/5

UserSuppliedDual-block96-wellthermalcyclerw/heatedlid2platecentrifuges