包含了四個主要的步驟:
- Sample preparation:樣品準備。
- Cluster generation:每個上述的片段都會在定溫下放大(isothermally amplified)
- Sequencing:使用標有螢光的核苷酸(nucleotide)來測定序列
- Data analysis:將讀出來的小片段組裝起來
下面詳細說明這四個步驟:
- Sample preparation:在這個步驟中,一個大個基因組被打成許多片段(DNA fragments),每個片段的兩端會接上不同的adaptors;purple adaptor與blue adaptor。這些adaptor從內至外會有:
- sequence binding site:
- indices:
- sequence complementary to the flow cell oligos:
- Cluster generation:在一片叫做flow cell的玻璃片上有著許多的通道(glass slide with lanes,影片中是八通道)。每個通道上面黏著許多DNA小片段,稱之為oligos,分成兩種:blue oligo與purple oligo,依據下面的步驟進行放大
- purple adaptor與purple oligo結合,聚合酶(polymerase)複製樣板的序列形成reverse strand,然後把樣板洗掉
- 上述序列的blue adaptor與blue oligo結合,聚合酶複製後會產生forward strand(和樣板的序列一樣),此片段會因為blue oligo黏在flow cell上面所以不會被洗掉
- 上面兩個步驟不斷的重複,直到整個區域產生了數百萬的複製片段。這些片段因為oligo的關係而黏在玻璃板上。這個小區域就叫做一個cluster
- 放大完成後,移除掉reverse strand(也就是purple oligo黏在板子上面的片段)、留下forward strand(也就是blue oligo黏在板子上的片段);然後把3'-end給封住。
- Sequencing:此法叫做sequencing by synthesis(SBS)
- 加入含有螢光物質的核苷酸
- 使用特定的光線照射,這時候就會有螢光跑出來
- 在flow cell這塊玻璃板上面會有數億個clusters,隨著時間會放射出不同的螢光顏色。每個cluster隨時間會有一連串的螢光變化、反映出上面的序列。這次讀取的內容會叫做Read 1,內容會是forward strand也就是模板的序列
- 再讓blue adaptor去黏到blue oligos,加入聚合酶複製。這次去除blue oligo的片段而只留下用purple oligo黏在板子上的片段。這次讀取的內容會叫做Read 2,內容是reverse strand
- Data analysis:
- 所有讀出來的東西會根據indices來分群,因此相同片段的read 1 (forward read)與read 2 (reverse read)可以被配對在一起
- 這些片段可以對應到reference genome上面,或是用其他演算法組起來
- 這些序列資訊就可以存在雲端空間上
上面的流程也可以參考2014年的影片,在sequenceing的步驟比較清楚
參考資料
- Illumina各型螢光頻率定序方式介紹:有勁公司的介紹。另外介紹了4-channel, 2-channel, 1-channel機台的工作原理
- History of sequencing by synthesis:SBS方法的歷史
- Illumina Two-Channel SBS Sequence Technology:2-channel的介紹
- Illumina CMOS Chip and One-Channel SBS Chemistry:1-channel的介紹
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