illumina設(shè)備及芯片介紹及臨床應(yīng)用

Illumina產(chǎn)品介紹及臨床(línchuánɡ)應(yīng)用共五十五頁主要(zhǔyào)內(nèi)容Illumina產(chǎn)品線SNP微陣列技術(shù)介紹硬件平臺(tái)及芯片介紹臨床(línchuánɡ)應(yīng)用總結(jié)共五十五頁SNP微陣列技術(shù)(jìshù)介紹3共五十五頁操作繁雜，需較多人力，實(shí)驗(yàn)周期較長細(xì)胞培養(yǎng)有可能失敗，從而無法獲得結(jié)果只能檢測較大片段的染色體結(jié)構(gòu)異常無法分辨(fēnbiàn)亞微結(jié)構(gòu)的異常對(duì)來源不明的衍生染色體無法判斷G顯帶技術(shù)(jìshù)的局限性細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)的發(fā)展共五十五頁用單個(gè)位點(diǎn)來檢測某一條染色體細(xì)胞需處于間期熒光素種類有限增加探針將導(dǎo)致(dǎozhì)準(zhǔn)確性的下降固定/核物質(zhì)擴(kuò)散僅能檢測5-8條染色體FISH技術(shù)(jìshù)的局限性共五十五頁必須(bìxū)使用對(duì)照樣本，很難做家系分析操作復(fù)雜，結(jié)果分析復(fù)雜成本高分辨率有限不能檢測拷貝數(shù)中性的染色體異常（UPD、CNLOH等），不能檢測多倍體比較(bǐjiào)基因組雜交（CGH）共五十五頁7aCGHaSNP共五十五頁細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)(jìshù)的發(fā)展FISHMicrosatelliteQPCRSequnecingaCGH1960’s2007Lessthan40

yearsKaryotyping共五十五頁從顯微鏡到微陣列傳統(tǒng)細(xì)胞(xìbāo)遺傳學(xué)方法++芯片細(xì)胞遺傳學(xué)檢測

在全基因組范圍內(nèi)進(jìn)行高分辨率檢測

操作方便

檢測周期短

檢測成本低

結(jié)果更可靠

獲得信息量更大

結(jié)果判定準(zhǔn)確，不依賴主觀判定共五十五頁5’-ACTGGGAATCCCGAAGTGTGCTGATTACA-3’SNP是正常存在的遺傳變異SNP在人類基因中大約存在1000萬個(gè)SNP在人群中穩(wěn)定遺傳SNP在基因組中的相對(duì)高頻分布，非常適合用于關(guān)聯(lián)分析SNP是決定(juédìng)人類疾病易感性和藥物反應(yīng)差異的主要因素T單核苷酸多態(tài)性（SNP），主要(zhǔyào)是指在基因組水平上由單個(gè)核苷酸的變異所引起的DNA序列多態(tài)性。

SNP微陣列技術(shù)介紹（一）共五十五頁將大量SNP位點(diǎn)序列采用特殊方法固定在厘米見方的硅芯片上，獲得高密度的SNP微陣列，然后與樣品雜交，通過激光掃描、軟件分析獲得結(jié)果(jiēguǒ)。SNP微陣列技術(shù)用于產(chǎn)前診斷的操作步驟：1.DNA提取2.全基因組擴(kuò)增3.微陣列雜交4.掃描和數(shù)據(jù)分析5.報(bào)告SNP微陣列技術(shù)(jìshù)介紹（二）共五十五頁正常缺失冗余單親二倍體

(信號(hào)強(qiáng)度)(B等位基因分析(fēnxī))

SNP微陣列技術(shù)(jìshù)優(yōu)勢(shì)（一）aSNP可同時(shí)提供信號(hào)強(qiáng)弱、B等位基因分析兩種報(bào)告結(jié)果共五十五頁13共五十五頁14共五十五頁15共五十五頁16示例(shìlì)共五十五頁G顯帶FISHPCRCGH微陣列SNP微陣列多倍體√有限

√×√單親二倍體××××√非整倍體√×√√√三體性√×√√√單體性√×√√√缺失有限√×有限√易位有限有限×有限有限插入有限×××√重復(fù)有限√×√√倒位有限×××√SNP微陣列技術(shù)(jìshù)優(yōu)勢(shì)（二）共五十五頁工作流程優(yōu)勢(shì)(yōushì)：工作流程簡單50-NT雜交極高的可重復(fù)性(>99.9%)極高的檢出率(>99%)檢測所需試劑均在即用試劑盒

中，無需額外配制SNP微陣列技術(shù)(jìshù)優(yōu)勢(shì)（三）共五十五頁BeadArray

技術(shù)(jìshù)共五十五頁P(yáng)robeAddressMicrowells50mer23mer共五十五頁生產(chǎn)(shēngchǎn)過程雙重質(zhì)控，精確穩(wěn)定數(shù)據(jù)的保證精確(jīngquè)全長序列探針高雜交特異性100％質(zhì)量檢控QC定制靈活每種微珠約～30個(gè)重復(fù)，消除系統(tǒng)隨機(jī)誤差，確保數(shù)據(jù)高重復(fù)性。共五十五頁Infinium工作(gōngzuò)流程INFINIUMPROTOCOL1MakeamplifiedDNAGENOMICDNAIncubateamplification2FragmentamplifiedDNA3Precipitate&resuspend4PrepareBeadChip5HybridizesamplesonBeadChip6Auto-callgenotypesandgeneratereports9ImageBeadChip8Extend/StainsamplesonBeadChip7DAY3DAY2DAY1共五十五頁全基因組擴(kuò)增優(yōu)化的全基因組擴(kuò)增降低(jiàngdī)GC偏差1000倍擴(kuò)增共五十五頁片段(piànduàn)化物理剪切，不需要(xūyào)酶不受位點(diǎn)局限共五十五頁雜交(zájiāo)GGCTAA共五十五頁單堿基延伸(yánshēn)GGCTAACCGATTCAGTdinitrophenol-labeledddNTPsbiotin-labeledddNTPs共五十五頁染色(rǎnsè)CCGATTstreptavidin-greenanti-DNP-redanti-streptavidin-biotinanti-Ab-DNP共五十五頁成像CCGATTINTENSITYINTENSITYINTENSITY共五十五頁TheInfiniumHDAssay不受限制的位點(diǎn)選擇自由選擇最容易檢測的，所代表信息量最大的SNP來檢測經(jīng)廣泛驗(yàn)證的方法高重復(fù)性(>99.9%)高檢出率(>99%)便捷、可自動(dòng)化的流程無需(wúxū)運(yùn)行對(duì)照樣本高特異性單堿基延伸共五十五頁

硬件平臺(tái)及芯片(xīnpiàn)介紹30共五十五頁細(xì)胞(xìbāo)遺傳學(xué)完整解決方案HumanCytoSNP-12HumanOmni1-QuadSoftwareArraysInstrumentsMeticulouslyselectedSNPsforwhole-genomecoverageenhancedincytogeneticregionsandgenesEfficientdetectionofgains,losses,copy-neutralLOH,aneuploidy,andmosaicismHigh-resolutionidentificationofaberrationsandbreakpointsacrossthewholegenomeCutting-edgecontentinhigh-valuegenesandfunctionalregionsDevelopedincollaborationwithmolecularcytogeneticistsAutomatedcross-matchingandreportingNumerousoptionsforcopynumberanalysiswithgraphical,table,anddatadisplaysLinksto3rdpartysoftwareofferingsiScanSystemHiScanSQSystem共五十五頁

可應(yīng)用于全基因組SNP研究，特定(tèdìng)疾病研究及全基因組基因表達(dá)的研究采用激光共聚焦掃描，具有532nm和658nm兩個(gè)激發(fā)光源快速檢測樣本：全基因組表達(dá)芯片2min/樣本；全基因組SNP芯片3-13min/樣本可自動(dòng)進(jìn)行成像定位和數(shù)據(jù)獲取，無須手工校準(zhǔn)iScan芯片(xīnpiàn)掃描儀介紹共五十五頁

標(biāo)簽SNP位點(diǎn)均勻地覆蓋整個(gè)基因組高密度的SNP位點(diǎn)標(biāo)記在240多種遺傳疾病的相關(guān)基因中每個(gè)芯片有30萬個(gè)SNP檢測位點(diǎn)分辨率高：平均分辨率31kb，比傳統(tǒng)G顯帶核型分析(fēnxī)分辨率高1000倍

每塊芯片可檢測12個(gè)樣本僅需200ng的樣本量HumanCytoSNP-12芯片(xīnpiàn)HumanCytoSNP-12芯片共五十五頁CDCS貓叫綜合征Downsyndrome唐氏綜合征Autism自閉癥Alphathalassemiamentalretardation(OS)α型地中海貧血-精神發(fā)育遲滯綜合征Noonan努南綜合征Marfan馬凡氏綜合征PraderWillisyndromePraderWilli綜合征AngelmansyndromeAngelman綜合征Dandy-WalkersyndromeDandy-Walker綜合征Split-Hand/FootMalformation分裂手、足畸形Neurofibromatosis神經(jīng)纖維瘤Holoprosencephaly6全前腦無裂綜合征6型Congenitaldiaphragmatichernia(CDH)先天性膈疝Wolf-Hirschhorn午-希二氏綜合征Cleidocranialdysplasia鎖骨顱骨發(fā)育不全JoubertJoubert綜合征Charcot-Marie-Tooth腓骨肌萎縮癥Williams-Beurensyndrome威廉姆斯博伊倫綜合征Currarino三聯(lián)征XYSex-reversal性反轉(zhuǎn)綜合征Holt-OramHolt-Oram綜合征AniridiaII先天性無虹膜征II型Cyto-12芯片(xīnpiàn)可檢測的部分遺傳病HumanCytoSNP-12芯片(xīnpiàn)可檢測245種遺傳病/區(qū)域，以上為部分舉例。共五十五頁Omni芯片(xīnpiàn)家族OmniExpressOmni1Omni1SOmni2.5Omni2.5SOmni5Highest-throughputarraywithindustry-provenquality

atanexceptionalprice.OptimalcombinationofcommonSNPs,CNVs,andcontentfrom1kGP.TakesresearchersfromOmni1/Expressto2.5MHighcoverageofvariationfromthe1kGP~2.5Madditionalmarkersprovidingrare1kGPcontentTheultimateGWAStoolprovidingnearcompletecoverageofcommonandrarevariationMAF>5%MAF>5%MAF>2.5%MAF>2.5%MAF>1%MAF>1%共五十五頁iSelect定制芯片-芯片平臺(tái)/技術(shù)(jìshù)/分析iScanHiScanBeadArray

TechnologyInfiniumAssayiSelect目前可達(dá)1百萬個(gè)遺傳標(biāo)記，靈活添加(tiānjiā)，質(zhì)量一流。

iSelect適用于iScan和HiScan,并且可以和Illumina行業(yè)領(lǐng)先的Infinium檢測技術(shù)靈活地結(jié)合。共五十五頁特種(tèzhǒng)疾病的定制芯片心血管-代謝(dàixiè)疾病免疫腫瘤研究12-sample~200K

markersB型地中海貧血假肥大型肌營養(yǎng)不良癥（DMD）脊髓性肌萎縮（SMA）神經(jīng)肌肉性疾病Gaucher’s病/葡萄糖腦苷脂貯積病Fabry’s病共五十五頁38KaryoStudio軟件(ruǎnjiàn)共五十五頁KaryoStudio軟件(ruǎnjiàn)1.與分子細(xì)胞遺傳學(xué)家合作開發(fā)2.界面非常簡單，可用于加載,顯示和數(shù)據(jù)分析3.自動(dòng)掃描染色體畸變4.在檢測中可以根據(jù)染色體畸變的程度設(shè)置閾值5.提供已發(fā)現(xiàn)區(qū)域的簡單的數(shù)據(jù)表6.整合的染色體瀏覽器：對(duì)比已知區(qū)域，展示出已發(fā)現(xiàn)染色體畸變的區(qū)域展示出全部(quánbù)的染色體或者僅展示感興趣的區(qū)域方便地放大和縮小，便于查看細(xì)節(jié)共五十五頁40臨床(línchuánɡ)應(yīng)用共五十五頁臨床(línchuánɡ)應(yīng)用1.胚胎植入前遺傳學(xué)診斷/篩查2.孕前染色體檢查取外周血2.1不孕不育：+mark；性染色體異常,45，XO/47,XXY,Y微缺失等2.2習(xí)慣性流產(chǎn)：各種易位型2.3本身遺傳缺陷或生育過缺陷兒：各種易位；微重復(fù)/微缺失3.產(chǎn)前診斷取孕早期絨毛、羊水、臍血

3.135歲以上的高齡(gāolíng)孕婦

3.2唐篩高危3.3B超異常：發(fā)育遲緩、NT異常等3.4自然流產(chǎn)或不良孕產(chǎn)史3.5平衡易位攜帶者，遺傳病攜帶者，不良家族遺傳史3.6不良接觸史流產(chǎn)組織遺傳學(xué)分析取流產(chǎn)絨毛、胎兒組織等遺傳病檢測：兒科精神發(fā)育遲滯（MR），多重先天性異常(MCA)，自閉癥譜系障礙(ASD),微缺失/微重復(fù)綜合征,單親二倍體綜合征共五十五頁案例(ànlì)1-染色體的重復(fù)1.病人：兩歲男童；先天性畸形；發(fā)育遲緩；原因(yuányīn)不明父母：表現(xiàn)型正常2.G顯帶分析

病人：11號(hào)染色體異常；常規(guī)G顯帶技術(shù)檢測報(bào)告為“dup(11)(q)”；

表現(xiàn)型不正常母親：11號(hào)染色體異常；表現(xiàn)型正常為何孩子先天性畸形而母親表現(xiàn)型正常呢？這對(duì)于這個(gè)家庭以后的生育狀況意味著什么呢？共五十五頁案例(ànlì)1-使用InfiniumCyto-12分析共五十五頁共五十五頁1.造成孩子這種表型的原因遺傳了1號(hào)染色體的重復(fù)2.為父母解除困惑可以(kěyǐ)解釋為何他們的孩子會(huì)患病可以確定再發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)3.臨床遺傳學(xué)家就可以指導(dǎo)這對(duì)父母

如何優(yōu)生優(yōu)育

3.1預(yù)防產(chǎn)前診斷/產(chǎn)前篩查胚胎植入前遺傳學(xué)篩查/診斷3.2家族性預(yù)防調(diào)查母親的家系，防止這種情況在兄弟姐妹的孩子中再發(fā)生案例(ànlì)1-結(jié)論共五十五頁案例(ànlì)2-多態(tài)性攜帶1.病人：胎兒華大無創(chuàng)產(chǎn)前診斷提示chr213M的重復(fù)父母(fùmǔ)：表現(xiàn)型正常2.G顯帶分析

病人：核型正常

母親：核型正常共五十五頁芯片檢測(jiǎncè)結(jié)果47共五十五頁母親和胎兒(tāiér)攜帶有同樣的重復(fù)片段，可認(rèn)定為多態(tài)性如后期B超未發(fā)現(xiàn)異常，胎兒應(yīng)視為正常案例(ànlì)2-結(jié)論共五十五頁芯片技術(shù)的臨床(línchuánɡ)診斷流程49共五十五頁

總結(jié)(zǒngjié)50共五十五頁1.能快速獲得全部染色體畸變信息

1）檢測范圍廣：非整倍體、多倍體、微重復(fù)、微缺失、UPD/LOH、嵌合體；2）適用樣本范圍廣：外周血、孕早期絨毛、羊水、臍血、流產(chǎn)組織、胚胎單細(xì)胞；3）無論哪種樣本，都能給出清晰準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，結(jié)果清晰、容易判讀，同時(shí)提供對(duì)應(yīng)基因及疾病信息，方便臨床診斷；2.檢測精確度可達(dá)6kb-31kb，準(zhǔn)確定位染色體片段位置和大小，準(zhǔn)確檢測單個(gè)基因的缺失/重復(fù)；兩種結(jié)果信息，結(jié)果判讀容易。3.操作簡便(jiǎnbiàn)，成功率高，最快41h可以出具報(bào)告，幫助醫(yī)生盡早做出診斷；PGD：41h可出結(jié)果，不影響新鮮周期胚胎移植；芯片價(jià)格低，適合臨床應(yīng)用，病人負(fù)擔(dān)輕，科室收回成本較快；售后服務(wù)完善，從操作培訓(xùn)到數(shù)據(jù)分析，完善的技術(shù)支持，最快的響應(yīng)時(shí)間。IlluminaSNP微陣列(zhènliè)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)總結(jié)共五十五頁SNParray（Illumina）SNP

array（Affymetrix）ArrayCGH（Agilent）ArrayCGH（BlueGnome）非整倍體√√√√多倍體√√××微缺失/微重復(fù)√√√√單親二倍體（UPD）√√有限，不均勻，部分芯片＞5MB有限，部分芯片＞10MB單基因突變√SNP位點(diǎn)少××嵌合體＞10%嵌合率＞10%嵌合率＞30%嵌合率有限客戶定制芯片靈活，費(fèi)用低不靈活不靈活×產(chǎn)前診斷√√√有限流產(chǎn)組織分析√√UPD有限有限PGD/PGS√多中心開展×操作困難×操作困難主要用于PGS非整倍體無創(chuàng)產(chǎn)前親子鑒定√×××腫瘤檢測√√有限×全基因組關(guān)聯(lián)分析√√××微陣列(zhènliè)技術(shù)比較共五十五頁不同品牌(pǐnpái)芯片對(duì)比芯片名稱品牌位點(diǎn)數(shù)分辨率HumanCytoSNP-12Illumina30萬SNP探針+940CNV探針31kbCytoScan750KAffymetrix20萬SNP探針+55萬非多態(tài)性探針100kbHumanCGHarray,8×60KAgilent55077個(gè)CNV探針54kbHumanCGHarray,4×180KAgilent12萬CNV探針+6萬SNP探針18kb注：1.以上芯片均為各品牌(pǐnpái)臨床主推芯片2.Affymetrix限制性內(nèi)切酶、連接酶價(jià)格昂貴3.IlluminaCytoSNP-12芯片+iScan掃描儀+KaryoStudio

2013將拿到FDA醫(yī)療器械三類認(rèn)證，隨即進(jìn)行SFDA報(bào)批共五十五頁使用(shǐyòng)IlluminaSNP微陣列技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室全球有100多家分子遺傳實(shí)驗(yàn)室在臨床上使用Illumina