Секвенирование ДНК с использованием микрожидкостной технологии на основе капель

Технология капельного образования позволяет исследователям проводить крупномасштабные исследования с минимальным количеством образцов, что делает секвенирование ДНК более эффективным и экономичным. Кроме того, он может помочь выявить крошечные внутриклеточные вариации, связанные с диагностикой рака. В этой статье обсуждается применение капельного образования в анализе ДНК и показаны основные параметры, необходимые для экспериментов с использованием капельной микрожидкости.

1 Возможности и проблемы анализа ДНК

Ученые анализируют ДНК для выявления мутаций рака, выявления человеческих антител и дифференциации микроорганизмов. Анализ ДНК включает в себя множество методов, включая секвенирование генома с использованием известных последовательностей зондовых массивов или платформ секвенирования следующего поколения (NGS) [1].

Платформа NGS использует массив чипов для проведения крупномасштабного параллельного анализа, который одновременно обнаруживает сотни миллионов молекул, что снижает затраты и повышает эффективность [1].

Тем не менее, традиционные чипсеты имеют ограниченную аналитическую способность и требуют дополнительных систем обработки жидкости и смешивания реагентов, что увеличивает сложность экспериментального процесса и ограничивает общую пропускную способность. Чтобы снизить затраты на секвенирование каждого основания, обычно требуется параллельная обработка нескольких образцов, в то время как маркировка штрих - кода, хотя и может частично облегчить проблему, увеличивает время экспериментального процесса [1].

2 Микрожидкостная технология на основе капель

Технология микроструйных капель состоит в том, чтобы генерировать дискретные капли с использованием несмешиваемой фазы (обычно водной и масляной фаз) и с высокой скоростью точно контролировать образование капель с помощью микроструйного насоса [3]. К числу его основных преимуществ относятся:

• Низкая потребность в объеме выборки

• Высокая степень автоматизации

• Высокий поток

• Низкая стоимость

• Микроконтроллеры могут быстро и точно контролировать объем жидкости и увеличивать пропускную способность анализа ДНК. Например, технология микроуправления потоком капель позволяет генерировать и сортировать тысячи капель в секунду [1].

Каждая капля является отдельной реакционной камерой и подходит для таких приложений, как цифровой молекулярный счет PCR, скрининг кристаллов белка и анализ экспрессии генов. Количество реакций может увеличиваться с увеличением скорости образования капель, в то время как уменьшение объема капель уменьшает потребление реагента и делает эксперимент более гибким [1].

В целом, технология может выполнять сотни миллионов реакций при очень небольшом потреблении реагентов, что значительно повышает эффективность экспериментов и снижает затраты. Однако, в отличие от обнаружения фиксированной точки на основе чиповой решетки, капли текут в микроканалах управления потоком и не могут маркировать результаты реакции через информацию о местоположении, поэтому необходимы дополнительные методы маркировки [1].

3 Высокопроизводительное секвенирование одноклеточного генома

Традиционные методы секвенирования часто затрудняют обнаружение крошечных вариаций в геноме, поэтому ученые используют одноклеточное секвенирование всего генома для идентификации вариаций числа копий и мононуклеотидов [2].

Благодаря технологии микроконтроля потока можно достичь высокого потока, масштабируемого секвенирования одноклеточных клеток. Например, в одном исследовании использовалась технология штрих - кодовой маркировки для анализа расширенной геномной ДНК отдельных раковых клеток. Метод способен обнаруживать клетки с патогенными мутациями во время ремиссии рака и выявлять сложные клональные эволюционные процессы в опухолях острой миелоидной лейкемии (AML), которые не могут быть захвачены традиционными методами секвенирования. Таким образом, технология обещает повысить точность анализа гетерогенности генома рака и оптимизировать стратегии персонализированного лечения [3].

4 Как начать эксперимент?

Технология капельного микроконтроля обеспечивает высокопроизводительный и недорогой метод анализа ДНК. Если вы хотите провести соответствующий эксперимент, вот необходимое базовое оборудование:

2 - 3 микронасоса(Или 1 насос с 2 - 3 каналами, например, насос 4U) - управляет потоком непрерывной фазы (масляной фазы) и дисперсной фазы (водной фазы). Рекомендуется использовать 4U насос давления или 2 - 3 микроструйных инъекционных насоса ExiGo, в которых 4U насос давления может самостоятельно управлять четырьмя каналами для обеспечения стабильного и точного управления потоком.

• 2 - 3 шт.Датчик расходаМониторинг потока нефти и воды в режиме реального времени для обеспечения стабильности жидкости.

• Микроуправляемый чип- Создание капель и обеспечение управляемости размеров капель.

• Стабильная химическая модификация поверхности канала- Повышение стабильности капель.

• Поверхностно - активные вещества- Стабилизация водно - нефтяного интерфейса, повышение стабильности капель.

• Масляная фаза- Повышение стабильности капель.

• Трубопровод- Подключение насоса к микроструйному чипу.

Точечные организмыМы предлагаем вам одно микро - решение.

Точечная биоглубокая культивация области микроконтроля потока, чтобы предоставить вам высокоточные продукты, содержащие микрожидкостные насосы, микрожидкие чипы, органные чипы, микроструйные аксессуары, микроскопы и т. Д., В настоящее время выпущены микрожидкостные капельные образования, клеточная культура, синтез / подготовка нано - липидных частиц, органные чипы и многие другие профессиональные решения.

Если у вас есть какие - либо потребности, пожалуйста, свяжитесь с нами!

Список литературы

1. Abate, Adam R et al. “Анализ последовательности ДНК с помощью микрофлуидики на основе капель.” Лаборатория на чипе том. 13,24 (2013): 4864-9. Дои:10.1039/c3lc50905b

2. Пеллегрино, Маурицио и др. «Высокопроводное секвенирование одноклеточной ДНК опухолей острого миелоидного лейкоза с помощью капельной микрофлуидики». Исследования генома том. 28,9 (2018): 1345-1352. doi:10.1101/gr.232272.117

3. Sohrabi, S., & Moraveji, M. K. (2020). Микрофлуидика капель: Основы и ее передовые приложения. RSC Advances, 10(46), 27560-27574.