完整線(xiàn)粒體mtDNA提取神器SageHLS在測(cè)序合成的應(yīng)用

有關(guān)線(xiàn)粒體DNA： 線(xiàn)粒體是一種存在于大多數(shù)細(xì)胞中的由兩層膜包被的細(xì)胞器，細(xì)胞中制造能量的結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所。線(xiàn)粒體病是遺傳缺陷引起線(xiàn)粒體異常，致使ATP合成障礙、能量來(lái)源不足等導(dǎo)致的一組異質(zhì)性病變，又稱(chēng)為線(xiàn)粒體細(xì)胞病。常見(jiàn)的線(xiàn)粒體疾病有Leber遺傳性視神經(jīng)病變（LHON）、線(xiàn)粒體腦肌病合并乳酸血征及卒中發(fā)作（MELAS）綜合征、肌陣攣性癲癇伴肌陣攣破裂紅纖維(MERRF)綜合征、母系遺傳糖尿病伴耳聾綜合征等，線(xiàn)粒體疾病發(fā)病率約為1:5000（約每5000人中1人發(fā)�。�。不同物種的線(xiàn)粒體基因組（mtDNA）大小有差異，動(dòng)物線(xiàn)粒體基因組DNA較小，約為15.7～19.5kb，人類(lèi)的mtDNA大小為16.659Kb。
 
線(xiàn)粒體DNA測(cè)序現(xiàn)狀&難點(diǎn)：
mtDNA的突變會(huì)產(chǎn)生多種與腦和肌肉組織能量缺陷相關(guān)的遺傳因素。mtDNA突變的診斷在以下幾個(gè)方面依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)：

1. 總量低：盡管每個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞有成千上百個(gè)mtDNA（每個(gè)細(xì)胞約300-1000個(gè)mtDNA），但是mtDNA基因組非常小（16,659bp，環(huán)狀），僅占細(xì)胞內(nèi)總DNA含量的0.2%。
2. 低拷貝數(shù)和分布特異性：對(duì)比核基因突變的高拷貝，線(xiàn)粒體蛋白突變通常在每個(gè)（雜合或純合）細(xì)胞中只有1-2個(gè)拷貝，mtDNA突變僅存在于極小部分的mtDNA分子中。此外，與人類(lèi)疾病相關(guān)的mtDNA突變的分布往往具有組織特異性。
3. 同源核假基因干擾：mtDNA基因中存在一些核假基因，這些假基因與mtDNA的編碼部分具有高度序列同源性。這些假基因的序列讀取使mtDNA突變位點(diǎn)的檢測(cè)更加復(fù)雜化。

 
使用SageHLS平臺(tái)進(jìn)行完整mtDNA富集 為了確保低豐度mtDNA突變的檢測(cè)不受核假基因的干擾，許多研究人員采用傳統(tǒng)的氯化銫密度梯度離心法來(lái)富集mtDNA，或在NGS二代測(cè)序前通過(guò)PCR富集特異性的mtDNA序列，該方法雖然是mtDNA富集的金標(biāo)準(zhǔn)，但是整個(gè)富集流程所需試劑多，操作繁瑣且耗時(shí)。Sage Science公司推出的SageHLS全自動(dòng)大片段DNA回收儀展示了一種新的分離mtDNA的方法（如圖1），提供與梯度離心相當(dāng)?shù)母患�得率，且手工操作的時(shí)間顯著低于密度梯度離心法。  
結(jié)果展示：
SageHLS只需通過(guò)一個(gè)步驟，就可富集得到mtDNA。整個(gè)工作流程完全自動(dòng)化，僅包含1.25小時(shí)的提取和片段分離電泳，以及1.5小時(shí)的洗脫。提取結(jié)果由illumina和ONT兩大測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序分析后，結(jié)果顯示（如圖2），大部分的二代測(cè)序突變結(jié)果會(huì)在三代測(cè)序結(jié)果上證實(shí)。但是，部分三代測(cè)序測(cè)得的突變未在二代測(cè)序結(jié)果中檢出。  
結(jié)果表明：SageHLS可以用來(lái)富集完整的人源mtDNA，文中我們采用簡(jiǎn)單易分離的WBC（白細(xì)胞）作為上樣樣本，使用SageHLS進(jìn)行mtDNA純化的過(guò)程是完全自動(dòng)化的，可獲得與繁瑣耗時(shí)的金標(biāo)準(zhǔn)——氯化銫密度梯度離心法同樣純度等級(jí)的mtDNA。SageHLS富集得到的mtDNA濃度和純度完全符合Illumima測(cè)序平臺(tái)對(duì)mtDNA樣本的需求，同時(shí)也能對(duì)占比很低的罕見(jiàn)異質(zhì)性的mtDNA變異位點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。另外，隨著單分子平臺(tái)投入成本的降低（Oxford Nanopore和 PacBio），我們的方法對(duì)于制備這些平臺(tái)所需的mtDNA是很有用的，將有助于較大的插入、缺失和重排的檢出。
 
SageHLS功能簡(jiǎn)介：
SageHLS是一款專(zhuān)用于DNA大片段回收的設(shè)備。除了可以提取完整mtDNA（下圖），還可以完成靶向大片段DNA的捕獲（上圖），以及HMW高分子量基因組DNA的回收（50Kb-2Mb）。
 
環(huán)亞生物科技有限公司作為美國(guó)Sage Science公司在中國(guó)區(qū)的獨(dú)家代理商，自2011年以來(lái)將Sage Science的產(chǎn)品線(xiàn)引入國(guó)內(nèi)，一直為國(guó)內(nèi)用戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)的全自動(dòng)核酸片段回收系統(tǒng)的安裝測(cè)試、應(yīng)用培訓(xùn)，技術(shù)支持與售后維護(hù)工作，贏得客戶(hù)的一致好評(píng)與信任。環(huán)亞生物科技有限公司將一如既往的支持越來(lái)越多的Sage Science用戶(hù)。