NGS方法已被廣泛用于檢測(cè)大多數(shù)序列變異,。然而，這些方法無法準(zhǔn)確解析基因組中復(fù)雜的重復(fù)或高GC含量區(qū)域,。這使得結(jié)構(gòu)變異的檢測(cè)尤其具有挑戰(zhàn)性,。利用Bionano 光學(xué)基因組圖譜技術(shù) (Optical genome mapping,OGM),，可以在高靈敏度下以無偏,、全基因組的方式檢測(cè)結(jié)構(gòu)變體。這項(xiàng)革命性的技術(shù)揭示了傳統(tǒng)測(cè)序和細(xì)胞遺傳學(xué)分析之前的“盲點(diǎn)”,；然而,，它需要分離超高分子量（UHMW）DNA。超長分子的長度通常在250 kbp以上甚至超過1 Mbp,，傳統(tǒng)的提取方法很難完整獲取,。為了應(yīng)對(duì)這一技術(shù)挑戰(zhàn)，Hamilton與Bionano Genomics合作開發(fā)了提供超高分子量DNA提取的自動(dòng)化解決方案-Long String VANTAGE. 這使得基因組DNA提取過程中大大減少了碎片的產(chǎn)生,。從這一自動(dòng)化過程中提取的超高分子量DNA進(jìn)而被標(biāo)記,，并為光學(xué)基因組作圖（OGM）分析生成高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

在不斷發(fā)展的基因組研究領(lǐng)域,，技術(shù)創(chuàng)新為深入了解以前尚未解決的基因組生物學(xué)問題提供了機(jī)會(huì),。超長DNA分子的繪圖改變了我們看待基因組的方式，對(duì)其結(jié)構(gòu)的分辨率達(dá)到了很高的水平,。Hamilton提供超高分子量DNA提取的自動(dòng)化解決方案-Long String Vantage. 利用這種高效,、省時(shí)的樣本處理解決方案，可以更高通量的實(shí)現(xiàn)光學(xué)基因組作圖（OGM）,。

方法描述

?該方法基于 Bionano Prep SP 冷凍細(xì)胞沉淀 DNA 提取方法,，并對(duì)自動(dòng)化過程進(jìn)行了優(yōu)化。簡言之,，將約100萬個(gè)細(xì)胞的冷凍 HL-60 細(xì)胞沉淀手動(dòng)重懸于含有 RNase A 的 DNA 穩(wěn)定緩沖液中,，并放置在96深孔板中。后續(xù)步驟將在Long String VANTAGE 儀器上自動(dòng)化執(zhí)行,。

細(xì)胞裂解和蛋白酶 K消化將在特制緩沖液中進(jìn)行,。隨后通過加入 PMSF 終止該過程。通過加入異丙醇將 UHMW DNA 結(jié)合到 Bionano Prep SP Disk上,。隨后進(jìn)行3個(gè)洗滌步驟,，從結(jié)合的DNA中去除雜質(zhì)。對(duì)于最終洗脫,，將Disk轉(zhuǎn)移至微孔板頂部的預(yù)填充洗脫緩沖液條中,。

最后，用戶可以在臺(tái)面外進(jìn)行離心步驟,，將最終洗脫液留在微孔板中,，將Disk保留在 Hamilton 洗脫條中。該過程獲得了適用于 Bionano Genomics 下游直接標(biāo)記和染色 (DLS) 過程的 UHMW DNA 提取物,。該過程基于酶法進(jìn)行基因組特異性標(biāo)記,，最終可在Bionano Genomics Saphyr ®系統(tǒng)上收集數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)描述

Long String VANTAGE 是一種即用型工作站,，具有標(biāo)準(zhǔn)化硬件配置,，適用于自動(dòng)化magnetic disk或磁珠處理工作流程,。本品僅適用于研究用途 (RUO)。其基于Microlab ®VANTAGE平臺(tái),，具有4個(gè)1 mL CO-RE ®移液通道以及4個(gè)用于disk處理步驟的5 mL CO-RE®通道,。

應(yīng)用軟件

Long String VANTAGE VENUS框架是專門為該方法而設(shè)計(jì)和開發(fā)的。

試劑盒描述

Bionano 的 SP 血液和細(xì)胞培養(yǎng) DNA 分離試劑盒 (80042) 是在Long String VANTAGE 上開發(fā)UHMW DNA 提取自動(dòng)化工作流程的基礎(chǔ),。該方法通過簡單的裂解,、結(jié)合、洗滌和洗脫流程來獲得UHMW DNA,。該試劑盒使用的是由納米結(jié)構(gòu)二氧化硅表面覆蓋的順磁盤,，而不是磁珠或硅基離心柱。這提供了高 DNA 結(jié)合能力,，并有助于保護(hù)結(jié)合的 DNA 免受剪切力破壞,。回收的 UHMW DNA 大小通常在 250 kbp 至 > 1 Mbp之間,，濃度范圍為50-120 ng/µL,。

可視化流程

使用人白血病細(xì)胞系HL-60細(xì)胞沉淀測(cè)試自動(dòng)化方案。

HL-60細(xì)胞（DMSZ,，ACC3）在DMEM+10%FBS和雙抗培養(yǎng)基中于37°C,，含5%CO2的潮濕環(huán)境中培養(yǎng)。通過離心收集細(xì)胞,，并在使用前作為1.5 M HL-6細(xì)胞的細(xì)胞沉淀在-80°C下冷凍存儲(chǔ),。在實(shí)驗(yàn)當(dāng)天，將細(xì)胞沉淀在37°C下解凍30秒,，并通過手動(dòng)移液將其重懸于40μL DSB/RNase Cocktail混合液中,。將得到的細(xì)胞懸浮液合并，將對(duì)應(yīng)于100萬個(gè)細(xì)胞的體積轉(zhuǎn)移到96深孔板的單個(gè)孔中,，并提供給Long String VANTAGE,。在對(duì)層疊在洗脫板頂部的條帶進(jìn)行裂解和消化、結(jié)合,、洗滌和Disk轉(zhuǎn)移后，在室溫下以2200 rcf對(duì)洗脫板組件進(jìn)行離心1分鐘,。

該方法成功的得到驗(yàn)證,，每次可處理12個(gè)樣品。使用相同參數(shù)共進(jìn)行了4次驗(yàn)證試驗(yàn)（3次試驗(yàn),，4個(gè)樣品,，1次試驗(yàn)，12個(gè)樣品）,。

在Long String VANTAGE上洗脫UHMW DNA后,，使用標(biāo)準(zhǔn)200μL吸頭將樣品剪切4次,，然后在Hula混合器上進(jìn)行1小時(shí)顛倒混勻，并在室溫下孵育過夜,。根據(jù)說明書,，使用Qubit dsDNA BR檢測(cè)試劑盒對(duì)UHMW DNA進(jìn)行定量。然后使用Bionano Prep直接標(biāo)記和染色（DLS）方案的優(yōu)化版本標(biāo)記DNA,。根據(jù)系統(tǒng)用戶指南,，使用Qubit 1X dsDNA HS檢測(cè)試劑盒對(duì)標(biāo)記的DNA進(jìn)行定量，并將其加載到Bionano芯片上,，在Saphyr儀器上運(yùn)行,。收集所有樣品大于150kbp分子的400Gbp光學(xué)數(shù)據(jù)。

技術(shù)

Hamilton專有的磁棒技術(shù)確保了最佳的Magnetic Disk處理,。Paramagnetic Disk可通過5ml移液通道直接操作,，無需額外的臺(tái)面設(shè)備?？烧{(diào)參數(shù)設(shè)置確保最佳實(shí)驗(yàn)結(jié)果,。

Hamilton Magrod套筒以最高的精度制造，并根據(jù)可能的最佳Magnetic Disk定位進(jìn)行塑形,。匹配可保護(hù)Magrod免受周圍液體和試劑的影響,。Hamilton洗脫條用于通過離心從最終UHMW DNA樣品中分離Magnetic Disk。Disk保留在條帶中,，而洗脫液被吸入微量滴定板,。

結(jié)果

自動(dòng)化過程獲得的結(jié)果表明，樣品產(chǎn)率是可重復(fù)的,，并符合Bionano Prep SP冷凍細(xì)胞沉淀DNA分離方案（圖A,，藍(lán)條）中規(guī)定的手動(dòng)提取的預(yù)期值。

DLS標(biāo)記后進(jìn)行額外的樣品濃度測(cè)量,，以確保有足夠的產(chǎn)量用于進(jìn)一步處理（圖A,，灰點(diǎn)）。數(shù)據(jù)表明,，對(duì)于在Long String VANTAGE上分離的所有樣品,，都回收和體現(xiàn)了合適量的產(chǎn)物DNA。

在Saphyr儀器上運(yùn)行的樣本數(shù)據(jù)分析表明,，分子長度超過了Bionano Genomics提供的閾值,，并證明存在大于230 kbp的超高分子量DNA（圖B）。從Hamilton Long String VANTAGE分離的DNA包含Mbp長度的分子,，在提取,、標(biāo)記,、線性化和成像后,，其總體上超過了230 kbp的OGM質(zhì)量閾值,。

從Saphyr儀器收集的數(shù)據(jù)中得出了進(jìn)一步的質(zhì)量控制指標(biāo)（下圖）,。所有樣本在特異性和靈敏度范圍內(nèi)均顯示出一致的標(biāo)記性能（下圖A、B）,。Map率超過了Bionano Genomics提供的質(zhì)量指標(biāo)閾值（下圖C）,。

Long String VANTAGE可在一個(gè)工作日（8小時(shí)）內(nèi)處理多達(dá)12個(gè)樣品。這比手動(dòng)方法的效率顯著增加,，建議每次運(yùn)行6個(gè)樣本,。

結(jié)論

作為精密自動(dòng)化液體處理的專家和對(duì)基因組工作流程的關(guān)注，Hamilton正在進(jìn)入這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,。我們與Bionano Genomics合作,，建立了超高分子量DNA提取自動(dòng)化解決方案。結(jié)合光學(xué)基因組作圖,，Long String VANTAGE將能夠以從樣本中標(biāo)準(zhǔn)化且可重復(fù)地提取超高分子量DNA,，賦能您的基因研究。