TECHNOLOGY PLATFORM
主要技術平台
Next Generation Sequencing, NGS
次世代基因定序技術
次世代基因定序技術 (簡稱NGS)是一種同時偵測多條DNA片段合成螢光訊號的高通量基因解碼技術(簡稱基因定序)。是目前無論科學界或業界主流採用的穩定成熟的技術，應用於同時研究大量基因群中各式類型的基因變異。針對單一核苷酸，透過NGS可快速獲得大量的序列資訊，比對人類基因體後，大幅增加DNA細部的可信度和解析度，降低傳統技術(例如: DNA晶片)的不確定性、偽陽及偽陰機率。
Barnell, E.K., Ronning, P., Campbell, K.M. et al. Genet Med 21, 972–981 (2019). https://doi.org/10.1038/s41436-018-0278-z
緯知基因採用世界最佳最穩定的美國基因定序公司Illumina的NGS平台，其優點是高準確度、高靈敏度、高解析度、高覆蓋度和高多樣性的特性，適合用於發現新的變異、檢測罕見疾病、分析複雜疾病、探索基因功能和調控機制等。
依製作起始樣品DNA文庫(Library Construction)的方式不同，又可大致分為探子雜合萃取法(DNA Probe capturing)和引子目標放大法(Amplicon-based)
| DNA Probe capturing | Amplicon-based | |
|---|---|---|
| DNA需求量 | >250 ng DNA | 10-100ng DNA |
| 檢測基因數 | 無限制 | 少於50個 |
| 靈敏度 | 可低至1% | 低於5%，偽陽性和偽陰性稍高 |
| 流程 | 耗工耗時較複雜 | 簡便且快速 |
| 明顯優點 | 一致性高且基因覆蓋度完整 | 快速放大目標檢測區段 |
| 明顯缺點 | 太少樣本或基因數雜合率下降 | PCR條件的反覆測試和PCR誤差 |
| 變異偵測 | 適用所有DNA變異的檢測，例如: 單點變異(SNP)、小片段DNA插入/缺失(indel)、大片段DNA套數異常(CNV)、DNA結構性異常(SV) | 大片段DNA套數異常(CNV)和DNA結構性異常(SV)都不易偵測。通常在無使用標記UMI技術下，無法得知變異點的正確占比(allele frequency) |
| 應用範圍 | a. 大量基因或全基因定序 b. 大通量腫瘤樣本 c. 極低比例突變偵測(rare variant) d. 遺傳變異頻率占比評估 |
a. 快速基因分型 b. 少數熱點分析 c. 快查目標區的小型變異(SNP & indel) |
Illumina
平台優勢
- 通量可適性高，避免檢體等待時間，縮短檢測週期。
- 簡單、快速、自動化，減少人工操作引入的誤差及污染。
- 利用可逆螢光標記終止子，可在DNA擴增的過程中檢測單一核苷酸，減少雜訊的影響；同時利用sequence by synthesis (SBS)原理確保了高品質資料。
- SBS解決由於相同核苷酸聚合導致測序不準確問題。
- 錯誤率可低至0.1%。
- 可採用雙端定序技術(Paired-End Sequencing)，用於讀取較長段DNA，提升基因覆蓋率(Uniformity and Coverage)和發現異常片段增加/缺失(indel)。
