第二代測(cè)序(NGS)技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得越來(lái)越多的科研工作者將其作為課題研究的主要手段。在NGS過(guò)程中,基因文庫(kù)的質(zhì)量直接影響后續(xù)的測(cè)序結(jié)果,因此,構(gòu)建高質(zhì)量的基因文庫(kù)是整個(gè)測(cè)序過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。酶切法構(gòu)建DNA文庫(kù)近年來(lái)受到廣大科研人員的青睞。然而,在使用酶切法的過(guò)程中,大家或多或少會(huì)遇到各種問(wèn)題。接下來(lái),小翌將帶領(lǐng)大家一同解決實(shí)驗(yàn)開(kāi)展前后可能遇到的困惑。
實(shí)驗(yàn)開(kāi)展前,“千頭萬(wàn)緒”
1、DNA文庫(kù)構(gòu)建方法的選擇:為什么酶切法建庫(kù)如此備受青睞?
酶切法構(gòu)建DNA文庫(kù),相較于傳統(tǒng)的超聲法和轉(zhuǎn)座酶法具有以下優(yōu)勢(shì):
無(wú)偏好片段化酶:具有穩(wěn)定的片段化效果,無(wú)需復(fù)雜的機(jī)械片段化過(guò)程。酶切產(chǎn)物片段大小同樣本類(lèi)型、Input DNA量和GC含量等均無(wú)相關(guān)性,僅與酶切時(shí)間有關(guān)。
DNA損傷風(fēng)險(xiǎn)低:機(jī)械力會(huì)引起DNA的物理?yè)p傷,尤其是對(duì)于脆弱或較少量的樣本。酶切法使用的片段化酶是針對(duì)特定序列進(jìn)行切割的,這種生物化學(xué)反應(yīng)通常在較溫和的條件下進(jìn)行,能夠最大限度地減少對(duì)DNA的物理?yè)p傷。
建庫(kù)流程精簡(jiǎn):一步完成片段化/末端修復(fù)/加A ,片段化/末端修復(fù)/加A (30min)-接頭連接(15min)-純化/分選(30min)-文庫(kù)擴(kuò)增(15min)-純化分選(30min),常規(guī)建庫(kù)預(yù)計(jì)耗時(shí)約2h,PCR-free建庫(kù)預(yù)計(jì)耗時(shí)1h。
寬泛的樣本投入范圍:相比較固定投入量,固定酶切時(shí)間的TN5建庫(kù),酶切法建庫(kù)適用500 pg-1 μg,滿足個(gè)性化建庫(kù)。
翌圣Onepot系列酶切法建庫(kù)流程
2、酶切法建庫(kù)運(yùn)用的是什么酶,類(lèi)似限制性酶切酶嗎,具體如何打斷DNA呢?
不同于限制性酶切酶,片段化酶是隨機(jī)內(nèi)切酶,不受特定酶切位點(diǎn)的限制,隨機(jī)切割對(duì)應(yīng)模板DNA,片段化的產(chǎn)物屬于粘性末端,后續(xù)需要進(jìn)行末端修復(fù)。
3、酶切法建庫(kù)適合哪些應(yīng)用研究,對(duì)樣本具有普適性嗎?
酶切法建庫(kù)可適用全基因組測(cè)序(含PCR-free文庫(kù)構(gòu)建)、全基因組重測(cè)序、全外顯子或其他靶向捕獲測(cè)序、宏基因組測(cè)序等。適合樣本類(lèi)型包含gDNA、cDNA和FFPE樣本等,不適合cfDNA(cfDNA無(wú)需打斷)。
4、酶切法建庫(kù)試劑盒針對(duì)哪些樣本建庫(kù)效果比較好?
兼容范圍為1 ng – 1μg Input DNA。應(yīng)盡可能使用A260/A280= 1.8-2.0的高質(zhì)量Input DNA。基因組DNA和cDNA均可獲得高產(chǎn)高質(zhì)的文庫(kù)。
舉例:展示為翌圣onepot pro系列12972ES應(yīng)用于不同物種的文庫(kù)均一性測(cè)試
結(jié)論:以200 ng不同物種gDNA為模板,使用12972ES和廠商A建庫(kù)試劑進(jìn)行文庫(kù)構(gòu)建,膠圖顯示,12972ES在文庫(kù)均一性上表現(xiàn)優(yōu)于廠商A。
5、對(duì)于不同類(lèi)型的DNA樣本,酶切時(shí)間如何控制?
對(duì)于常規(guī)的高質(zhì)量基因組DNA,酶切時(shí)間如下:
為保證優(yōu)質(zhì)精確的片段化效果,建議在自身實(shí)驗(yàn)體系中進(jìn)行微調(diào)。
實(shí)驗(yàn)開(kāi)展后“五味雜陳”
6、gDNA片段化參考說(shuō)明書(shū)酶切條件酶切20 min,竟然切不動(dòng)?
一般優(yōu)先考慮DNA的質(zhì)量問(wèn)題,比如 Input DNA中引入高濃度金屬離子螯合劑或其他鹽離子,可能會(huì)影響酶切效果,建議將DNA稀釋在ddH2O或不含EDTA的10 mM Tris Buffer (pH 7.5-8.0)中再進(jìn)行片段化。其次,如果樣本是反轉(zhuǎn)錄得到的全長(zhǎng)cDNA,則需考慮樣本純度問(wèn)題。另外,對(duì)于環(huán)狀DNA的酶切,需要另行摸索酶切時(shí)間體系。特殊樣本可考慮磁珠純化之后進(jìn)行酶切或適當(dāng)延長(zhǎng)酶切時(shí)間。
7、FFPE樣本,酶切時(shí)間太難控制了?
眾所周知,F(xiàn)FPE樣本雖然使組織得以長(zhǎng)期保存,但其特殊的制作方法和保存過(guò)程對(duì)核酸分子造成多方面的影響:核酸與蛋白交聯(lián)、降解嚴(yán)重等諸多問(wèn)題。我們先來(lái)看下不同質(zhì)量的FFPE樣本,采用相同的酶切條件影響有多大。
舉例:相同酶切條件下,質(zhì)量高的樣本酶切效果較好,滿足需求(樣本4),質(zhì)量差的樣本出現(xiàn)過(guò)度酶切現(xiàn)象,酶切片段偏?。颖?/3)。
因此對(duì)于不同降解程度的FFPE樣本,建議做好質(zhì)量控制,對(duì)樣本進(jìn)行分層級(jí),不同層級(jí)的推薦酶切時(shí)間參考下表。
插入片段主峰大小 |
片段化時(shí)間 |
DIN* |
250 bp |
9-13 min |
> 8.0 |
250 bp |
8-11 min |
6.5-8.0 |
250 bp |
4-8 min |
4.2-6.5 |
250 bp |
3-6 min |
2.5-4.2 |
備注:FFPE樣本DNA質(zhì)量也可通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳膠圖簡(jiǎn)單判斷,高質(zhì)量樣本-DNA質(zhì)量大于10kb,條帶明亮單一,建議酶切10 min左右;一般質(zhì)量樣本-膠圖顯示無(wú)明顯主帶,整體彌散條帶,建議酶切6-8 min;質(zhì)量較差樣本-膠圖無(wú)主帶,整體條帶弱,建議酶切2 min;極差FFPE樣本,建議可不酶切,搭配FFPE修復(fù)試劑直接建庫(kù)。
8、DNA酶切后文庫(kù)出現(xiàn)大片段殘留?
酶切文庫(kù)出現(xiàn)大片段殘留現(xiàn)象,考慮Input DNA純度外,建議適當(dāng)延長(zhǎng)酶切時(shí)間或提高酶切溫度。另外,也需要選擇合適的循環(huán)數(shù),循環(huán)數(shù)過(guò)高會(huì)導(dǎo)致過(guò)度擴(kuò)增,過(guò)度擴(kuò)增文庫(kù)會(huì)出現(xiàn)大片段殘留。
9、酶切時(shí)間也不長(zhǎng),竟然過(guò)度酶切了?
以插入片段300 bp為例,白細(xì)胞gDNA,30 ℃酶切20 min,出現(xiàn)如下圖過(guò)度酶切現(xiàn)象。建議參考酶切條件需要考慮不同樣本gDNA大小,如白細(xì)胞gDNA較小,應(yīng)適當(dāng)縮短酶切時(shí)間,否則易出現(xiàn)如下過(guò)度酶切現(xiàn)象。
10、酶切法建庫(kù),如何做到較好的質(zhì)量控制?
1)文庫(kù)濃度檢測(cè):qubit法或qPCR
2)文庫(kù)長(zhǎng)度檢測(cè):瓊脂糖凝膠電泳、Agilent 2100/2200或Qseq
3)文庫(kù)質(zhì)量鑒定:Agilent 2100/2200或Qseq
4)文庫(kù)大小分布、引物二聚體和過(guò)擴(kuò)增產(chǎn)物的缺失,可通過(guò)電泳方法進(jìn)行確認(rèn)
構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的DNA文庫(kù)不僅需關(guān)注上述因素,還需選擇高質(zhì)量的建庫(kù)產(chǎn)品。翌圣生物為滿足廣大科研工作者的NGS建庫(kù)實(shí)驗(yàn)需求,推出了全面的NGS建庫(kù)解決方案,方便大家根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行選擇。
試劑類(lèi)別 |
產(chǎn)品名稱 |
貨號(hào) |
規(guī)格 |
應(yīng)用場(chǎng)景 |
酶切法 |
Hieff NGS® OnePot Pro DNA Library Prep Kit V4 |
12972ES08/24/96 |
8/24/96 T |
科服、育種 |
12194ES08/24/96 |
8/24/96 T |
腫瘤、遺傳病 |
||
12316ES24/96 |
24/96 T |
病原mNGS |
||
機(jī)械法 |
Hieff NGS® DNA Library Prep Kit 2.0 |
12927ES08/24/96 |
8/24/96 T |
各場(chǎng)景通用 |
磁珠 |
12601ES03/08/56/75 |
1/5/60/450 mL |
DNA純化分選 |
|
接頭 |
12412ES02 |
96×2 T |
序列標(biāo)識(shí) |
|
13361ES02/04/96 |
16×2 T/16×4 T/16×100 T |
|||
定量 |
12642ES60/76 |
100/500 T |
DNA濃度測(cè)定 |