10x Genomics辅助基因组组装-标题图

目前因受读长的限制,单纯使用Illumina测序系统已经无法满足日益发展的组装、结构变异、多态性等研究的要求。而10x Genomics Chromium系统利用其独有的液滴式文库构建解码技术,针对长片段序列进行等温扩增并引入了barcode序列编辑单条DNA分子,再连接测序接头形成完整文库并进行Illumina测序,此项技术通过带有相同barcode标签的reads进行组装,计算得到跨度在50-100Kb的linked-reads信息,从而获得大片段的遗传信息。这一技术弥补了二代测序平台读长短、无法获取长片段信息的短板,在全基因组测序和外显子组测序领域具有重要的应用价值,尤其是在基因组de novo组装方面优势明显。

小标题-产品优势-中
提升组装参数:结合该技术的组装效果较单独使用Illumina数据最高可提升十几倍;
测序平台通用性:应用该技术构建的文库可与Illumina测序系统完美匹配;
分子片段长:分析可将短Reads组装成长达50-100Kb的linked-reads;
单倍体分析:可实现染色体级别Phasing,获得精确的单体型信息。

小标题-技术路线-中
5-1 辅助基因组组装(10x Genomics)-信息分析-附图1

基于barcode技术的10x Genomics辅助基因组组装流程

小标题-样品要求-中

图标-NGS紫-样品-小
gDNA
片段要求:主带﹥50kb

图标-NGS紫-文库-小
50kb~100kb插入片段

图标-NGS紫-测序-小
Illumina PE150
测序深度≥100X

小标题-案例分析-中
应用10x Genomics辅助基因组组装效果评估

目前对人类基因组de novo测序和组装的成功案例是将Illumina短片段测序、PacBio单分子实时测序技术、BioNano光学图谱技术相结合,但这种方法中PacBio的测序成本相对较高。
本研究提供了一种基因组de novo测序和组装的新方法。这种方法使用10x Genomics的linked-reads来获得中长片段的数据,然后使用Illumina测序,结合BioNano构建基因组图谱,对contigs进行anchoring和scaffolding,最终组装的基因组Scaffold N50达33.5Mb。并通过对人类HapMap样品(NA12878)进行基因组de novo组装验证了这种方法的可行性。
使用10x Genomics+Illumina+BioNano的方法进行基因组组装的结果表明,scaffold N50长度和组装的基因组长度均显著提高,而scaffold的数目显著减少。

5-1 辅助基因组组装(10x Genomics)-案例分析-附图-小

Yulia Mostovoy, Michal Levy-Sakin, et al., A hybrid approach for de novo human genome sequence assembly and phasing. Nature Methods. 2016 May 9. doi: 10.1038/NMETH.3865.