CN108330546B - 一种简化的文库构建方法及试剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简化的文库构建方法及试剂。本发明的建库方法及试剂能够实现片段化和末端修复一步完成,片段化和末端修复后的产物可以选择不纯化,并且整个建库方法省去了文库富集步骤,最终获得的测序文库不仅能满足测序上机要求,还减少了多步纯化带来的DNA损失,并且不影响样品的检测结果。
Description
技术领域
本发明属于基因测序领域,更具体涉及一种简化的文库构建方法及试剂。
背景技术
随着测序技术的发展,基因组测序已经成为一种普遍的技术手段。以往的基因组测序多是基于多细胞水平进行,近年来,如循环肿瘤细胞,胚胎植入前筛查用细胞的单细胞水平的基因组测序已成为热点,对于这些单细胞的基因组测序,现有的测序方法主要是对单细胞进行全基因组扩增,以提高模板量满足高通量测序平台的需求,随后对扩增获得的全基因组DNA进行建库,最后将文库进行高通量测序和分析。
对于建库步骤而言,现有技术的流程主要包括以下几个步骤:①对全基因组DNA进行片段化;②对片段化产物进行末端修复;③对末端修复产物进行接头连接;④对接头连接产物进行富集;以上四个步骤,每个步骤结束后均需要进行磁珠纯化。
可见,现有建库步骤繁琐,在多次磁珠纯化上耗时长,片段化与末端修复步骤无法一体化,接头连接产物需要进一步富集,这些流程不仅操作成本高,耗时长,而且多步纯化会不可避免地增加DNA样本的损失。因此,针对现有技术,开发一种简化的建库方法,特别是适用于单细胞基因组测序的建库方法,将非常有实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简化的文库构建方法及相关试剂。
本发明所采取的技术方案是:
一种文库构建方法,包括如下步骤:
(1)通过一步反应对待测DNA进行片段化和末端修复,获得片段化和末端修复产物;
(2)将片段化和末端修复产物进行接头连接,纯化,获得测序文库,用于高通量测序;
其中,片段化和末端修复产物进行接头连接前,可进行纯化或不纯化。
作为上述方法优选的,所述一步反应的步骤包括:将待测DNA与反应液A、酶混合液B进行反应,其中,所述反应液A在一步反应的体系中包含如下终浓度物质:30~50mM缓冲溶液、15~25mM MgCl2、4~6mM DTT、0.15%~0.25%(V/V)Triton X-100、0.5~1.5mM亚精胺、0.5~1.5mM ATP、0.3~0.7mM dATP、0.3~0.7mM dGTP、0.3~0.7mM dCTP、0.3~0.7mMdTTP;酶混合液B包括片段化酶和末端修复酶。
作为上述方法优选的,反应液A中,缓冲溶液选自Tris-HCl、磷酸盐缓冲溶液,缓冲溶液pH为7.5~8.5。
作为上述方法优选的,所述一步反应的反应条件为:(3~5)℃反应(50~70)s;(30~35)℃反应(15~25)min;(60~70)℃反应(25~35)min。
作为上述方法优选的,所述纯化为磁珠纯化。
作为上述方法优选的,所述待测DNA为直接提取或经全基因组扩增获得的全基因组DNA。
作为上述方法优选的,所述高通量测序包括proton测序。
用于DNA片段化及末端修复一步反应的反应液A,所述反应液A在一步反应的体系中包含如下终浓度物质:30~50mM缓冲溶液、15~25mM MgCl2、4~6mM DTT、0.15%~0.25%(V/V)Triton X-100、0.5~1.5mM亚精胺、0.5~1.5mM ATP、0.3~0.7mM dATP、0.3~0.7mM dGTP、0.3~0.7mM dCTP、0.3~0.7mM dTTP。
作为上述反应液A优选的,缓冲溶液选自Tris-HCl、磷酸盐缓冲溶液,缓冲溶液pH为7.5~8.5。
上述反应液A在高通量测序文库构建中的应用。
本发明的有益效果是:
本发明的建库方法及试剂能够实现片段化和末端修复一步完成,片段化和末端修复后的产物可以选择不纯化,并且整个建库方法省去了文库富集步骤,最终获得的测序文库不仅能满足测序上机要求,还减少了多步纯化带来的DNA损失,并且不影响样品的检测结果。
附图说明
图1是实施例1获得的测序文库的2100图谱;
图2是对比例1获得的测序文库的2100图谱。
具体实施方式
在现有建库方法的基础上,发明人提供一种简化的文库构建方法,包括如下步骤:
(1)通过一步反应对待测DNA进行片段化和末端修复,获得片段化和末端修复产物;
(2)将片段化和末端修复产物进行接头连接,纯化,获得测序文库,用于高通量测序;
其中,片段化和末端修复产物进行接头连接前,可进行纯化或不纯化。
作为上述方法优选的,所述一步反应的步骤包括:将待测DNA与反应液A、酶混合液B进行反应,其中,所述反应液A在一步反应的体系中包含如下终浓度物质:30~50mM缓冲溶液、15~25mM MgCl2、4~6mM DTT、0.15%~0.25%(V/V)Triton X-100、0.5~1.5mM亚精胺、0.5~1.5mM ATP、0.3~0.7mM dATP、0.3~0.7mM dGTP、0.3~0.7mM dCTP、0.3~0.7mMdTTP;酶混合液B包括片段化酶和末端修复酶。
作为上述方法优选的,反应液A中,缓冲溶液选自Tris-HCl、磷酸盐缓冲溶液,缓冲溶液pH为7.5~8.5。
作为上述方法优选的,所述一步反应的反应条件为:(3~5)℃反应(50~70)s;(30~35)℃反应(15~25)min;(60~70)℃反应(25~35)min。
作为上述方法优选的,所述纯化为磁珠纯化。
作为上述方法优选的,所述待测DNA为直接提取或经全基因组扩增获得的全基因组DNA。
作为上述方法优选的,所述高通量测序包括proton测序。
基于上述方法,本发明还提供用于DNA片段化及末端修复一步反应的反应液A,所述反应液A在一步反应的体系中包含如下终浓度物质:30~50mM缓冲溶液、15~25mMMgCl2、4~6mM DTT、0.15%~0.25%(V/V)Triton X-100、0.5~1.5mM亚精胺、0.5~1.5mMATP、0.3~0.7mM dATP、0.3~0.7mM dGTP、0.3~0.7mM dCTP、0.3~0.7mM dTTP。
作为上述反应液A优选的,缓冲溶液选自Tris-HCl、磷酸盐缓冲溶液,缓冲溶液pH为7.5~8.5。
上述反应液A在高通量测序文库构建中的应用。
以下通过具体实施例进一步解释本发明。
实施例中未特别说明的实验方法参考本领域常规方法或试剂说明书进行,未特别说明的试剂和仪器均可通过商业渠道获得,不用于限定本发明的保护范围。实施例涉及的待测细胞购自oriell institute,分别有阳性参考品、阴性参考品、嵌合体参考品以及染色体微缺失微重复的样本。
实施例1、一种简化的文库构建方法
本发明的一种简化的文库构建方法,具体流程如下:
(1)片段化和末端修复
配制用于片段化和末端修复一步反应的反应液A(10X),配方如下:
配置如下体系:
其中,酶混合液B包括片段化酶(NEB公司)和末端修复酶(Life公司),二者按体积比1:1混合。
混匀后,进行如下反应,反应后置于4℃保存:
(2)连接测序接头
对上一步反应后的产物进行接头连接,加入以下试剂:
其中,P1接头为由如下两个正反序列组成的P1-Adapter:
5'-CCACTACGCCTCCGCTTTCCTCTCTATGGGCAGTCGGTGAT-3'(SEQ ID NO:1),
3'-T*T*GGTGATGCGGAGGCGAAAGGAGAGATACCCGTCAGCCACTA-5'(SEQ IDNO:2)。
混匀后,进行如下反应,反应后置于4℃保存:
(3)纯化
采用磁珠纯化:上一步反应产物用60μL的XP磁珠纯化5min,磁力架上放置3min后吸去液体,用500μL75%乙醇洗涤2次,吸干残留液体,晾干,加入20μL Low TE溶液,混匀,静置5min,吸取液体即为测序文库。
实施例2
一种简化的文库构建方法,在实施例1步骤(1)后,补充“磁珠纯化”步骤,其他步骤不变。其中,补充的磁珠纯化步骤如下:将片段化和末端修复后的产物用36μL的XP磁珠纯化5min,磁力架上放置3min后吸去液体,用500μL 75%乙醇洗涤2次,吸干残留液体,晾干,加入20μL Low TE溶液,混匀,静置5min,吸取液体即为纯化后的片段化与末端修复产物,用于连接测序接头。
实施例3
一种简化的文库构建方法,在实施例1步骤(1)中,对反应液A(10X)的配方进行优选,各组配方如下,其他步骤不变:
对比例1、常规文库构建方法
一种常规文库构建方法,包括如下步骤:
(1)DNA的片段化:配制以下反应体系,混匀后,37℃反应20min:
(2)对片段化产物进行磁珠纯化,并用40μL low TE溶解;
(3)末端修复,配制以下反应体系,混匀后,室温反应20min:
(4)对末端修复产物进行磁珠纯化,并用40μL low TE溶解;
(5)接头连接:配制以下反应体系,混匀后,室温反应30min,其中P1接头同实施例1:
(6)对接头连接产物进行磁珠纯化,并用19μL low TE溶解;
(7)文库富集:配制以下反应体系:
按如下反应程序执行,反应后置于4℃保存:
(8)对文库富集产物进行磁珠纯化,low TE溶解。
对比例2
本对比例将常规建库方法中片段化与末端修复简单合并为一步进行,即:将对比例1的步骤(1)和步骤(3)涉及的试剂按用量混合,在37℃下反应20min,删除步骤(2),步骤(4)~(7)不变。
试验例1
采用实施例1~3和对比例1~2的建库方法,对全基因组扩增产物进行建库,其中全基因组扩增涉及下述现有步骤(可参考SIGMA-ALDRICH GenomePlex单细胞全基因组扩增试剂盒)。
(1)细胞裂解
将2.0μL蛋白酶K与32.0μL缓冲液混合,配制成新鲜裂解液,取1μL新鲜裂解液与9μL待测细胞(用PBS补足9.0μL,含有5个待测细胞)混合均匀,按如下条件进行反应:50℃反应1h,随后99℃反应4min,反应后4℃保存。
(2)预扩增
在上步反应结束的产物中依次加入缓冲液2μL、稳定液1μL,混匀后95℃反应2min,4℃Forever;然后加入文库准备酶1μL混匀,反应条件为:16℃20min,24℃20min,37℃20min,75℃5min;反应后4℃保存。
(3)指数扩增
在上步反应结束的产物中加入扩增预混液7.5μL、分子级别水48.5μL、DNA聚合酶5μL,充分混匀后进行扩增反应,反应条件为:95℃3min,25个循环(94℃30s,65℃5min),反应后4℃保存。
(4)纯化
采用磁珠纯化:上一步反应产物用135μL的XP磁珠纯化5min,磁力架上放置5min后吸去液体,用500μL 75%乙醇洗涤2次,吸干残留液体,晾干,加入50μL Low TE溶液,混匀,静置5min,吸取液体即为全基因组扩增产物,用于文库构建。
取全基因组扩增产物进行文库构建,对建库获得的测序文库进行定量,采用荧光染料法,使用绝对定量方法进行分子数定量,也可以通过Agilent 2100生物分析仪对文库的大小及分子数进行分析与检测;利用半导体测序***Ion Proton及其配套试剂进行上机测序,上机浓度按照官方推荐,每个文库根据定量的结果,等量进行混合,之后取20pM进行上机测序。
表1、实施例1与对比例2获得文库的qPCR浓度
从表1可以看出,单纯地将片段化与末端修复步骤合并一起进行,并不能实现文库的构建,必须创造性地开发用于片段化与末端修复一步反应的反应液,才能实现片段化与末端修复一步完成。
表2、实施例1和对比例1获得文库的qPCR浓度
从表2可以看出,实施例1代表的本发明方法与对比例1代表的常规方法,建库获得的文库含量相当,并且参考图1和图2,可以看出二者的文库片段大小都很相近,文库大小均符合Proton测序平台要求,因此,本发明方法并不会影响到文库质量。
表3、实施例1和实施例2获得文库的qPCR浓度
从表3可以看出,本发明的建库方法在片段化和末端修复后,可对产物进行纯化或不纯化,不纯化的产物并不会影响文库构建,并且与进行纯化的产物对比,建库后的浓度相对较高,这可能与减少反应步骤会减少产物损失有关。
表4、实施例3中各组缓冲液配方对测序文库qPCR浓度的影响
从表4可以看出,用于片段化和末端修复一步反应的反应液A中的亚精胺具有提高文库浓度的作用。
试验例2
选取阳性参考品、阴性参考品、嵌合体参考品以及染色体微缺失微重复的样本为例,按实施例1和对比例1的建库方法,进行建库、测序、分析,其中分析包括:将测序结果利用生物信息学分析方法比对到人类基因组参考图谱上,比对结果经过滤和优化,并进行质控,以保证采用可靠的比对读长序列进行下游分析,通过变异片段结果得到样本染色体信息。
表5、阳性参考品的检测结果
表6、阴性参考品的检测结果
表7、嵌合体参考品的检测结果
表8、微缺失微重复的样本检测结果
本实验例中选用了阳性参考品、阴性参考品、嵌合体参考品以及微缺失微重复参考品分别按照常规方法(对比例1)与本发明建库方法(实施例1)进行文库构建,测序及分析结果显示二者对参考品的检测结果完全一致(参考表5~表8)。说明本发明简化的建库方法获得的测序文库并不影响后续上机测序与信息分析过程。
综上,本发明的建库方法及试剂能够实现片段化和末端修复一步完成,片段化和末端修复后的产物可以选择不纯化,并且整个建库方法省去了文库富集步骤,最终获得的测序文库不仅能满足测序上机要求,还减少了多步纯化带来的DNA损失,并且不影响样品的检测结果。
序列表
<110> 东莞博奥木华基因科技有限公司
<120> 一种简化的文库构建方法及试剂
<160> 2
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 41
<212> DNA
<213> 人工接头()
<400> 1
ccactacgcc tccgctttcc tctctatggg cagtcggtga t 41
<210> 2
<211> 43
<212> DNA
<213> 人工接头()
<220>
<221> 硫代修饰
<222> (42)..(43)
<400> 2
atcaccgact gcccatagag aggaaagcgg aggcgtagtg gtt 43
Claims (9)
1.一种文库构建方法,包括如下步骤:
(1)通过一步反应对待测DNA进行片段化和末端修复,获得片段化和末端修复产物;
(2)将片段化和末端修复产物进行接头连接,纯化,获得测序文库,用于高通量测序;
其中,片段化和末端修复产物进行接头连接前,可进行纯化或不纯化;
所述一步反应的步骤包括:将待测DNA与反应液A、酶混合液B进行反应,其中,所述反应液A在一步反应的体系中包含如下终浓度物质:30~50mM 缓冲溶液、15~25 mM MgCl2、4~6 mM DTT、0.15%~0.25% V/V Triton X-100、0.5~1.5mM亚精胺、0.5~1.5mM ATP、0.3~0.7 mM dATP、0.3~0.7mM dGTP、0.3~0.7mM dCTP、0.3~0.7mM dTTP;酶混合液B包括片段化酶和末端修复酶。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:反应液A中,缓冲溶液选自Tris-HCl、磷酸盐缓冲溶液,缓冲溶液pH为7.5~8.5。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述一步反应的反应条件为:3~5℃反应50~70s;30~35℃反应15~25min;60~70℃反应25~35min。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述纯化为磁珠纯化。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述待测DNA为直接提取或经全基因组扩增获得的全基因组DNA。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述高通量测序包括proton测序。
7.用于DNA片段化及末端修复一步反应的反应液A,其特征在于:所述反应液A在一步反应的体系中包含如下终浓度物质:30~50mM 缓冲溶液、15~25 mM MgCl2、4~6 mM DTT、0.15%~0.25% V/V Triton X-100、0.5~1.5mM亚精胺、0.5~1.5mM ATP、0.3~0.7 mMdATP、0.3~0.7mM dGTP、0.3~0.7mM dCTP、0.3~0.7mM dTTP。
8.根据权利要求7所述的反应液A,其特征在于:缓冲溶液选自Tris-HCl、磷酸盐缓冲溶液,缓冲溶液pH为7.5~8.5。
9.权利要求7或8所述的反应液A在高通量测序文库构建中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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