2017年2月23日 星期四

突破既有瓶頸 一次解決次世代定序的問題 - 10x Genomics Chromium 系統強勢登台

次世代定序技術的誕生,一改數十年來的研究步伐,以高通量、大數據、系統性、全面性的研究方式在全世界掀起熱潮,隨著技術改良與更新,二代定序已達前所未有的低成本定序能力,近年來,三代定序亦逐漸朝長片段定序發展,然而無論二或三代定序,皆有其不足之處尚待克服。

2015年在AGBT年會上,新創公司 10X Genomics 初次推出顛覆傳統次世代定序研究的 Gemcode 技術與分析平台,藉此大幅提昇 DNA組裝的完整性及應用性。2016 年則推出全新型態且效能顯著提升的 Chromium 分析平台,此平台將可深入至單細胞 (single cell) 等級的基因表現解析與觀測實驗中之數千顆「單細胞」基因表現及群體分布,再度為高通量大數據研究領域打開全新的一頁。




Chromium 分析平台
10x Genomics 在最新的 Chromium 平台中導入了兩大技術,第一是微流體油滴包覆技術 GEM (Gel bead in Emulsion),能將一個 bead 及所需大片段 DNA 樣品(或一顆細胞)連同實驗試劑包覆至單一油滴中。第二是獨創的 10x Barcode 系統,產生大約 100 萬種不同的功能性分子標記序列,分別嵌入至 bead 中,讓每個油滴僅帶有同一種 10x Barcode,下圖為 Chromium 兩大技術的實驗流程:


利用微流體通道引入精巧設計的多分隔油滴,包裹完整的單一細胞或完整的長片段DNA(>100k的完整片段),每個獨立油滴皆具有專一的10X barcode,足以鑑定每一個被包覆的單一細胞或完整長片段DNA是否屬於相同來源。
Chromium 的技術有別於以往,進行高通量短片段定序時,片段化的 DNA RNA 樣品庫 (library) 在定序分析後,會產生組裝不完整的問題。10x Genomics 利用其獨特技術,從根本解決:Chromium 能與現有的 illumine 平台相容,除保有短片段定序的正確性,亦能提高其片段組裝的完整度與正確性。表一統整四款高效率長片段序列解析平台,相比之下,10x Genomics的效能非常出色,此平台推出短短不到兩年,已被多國優秀團隊採用,例如:史丹佛大學團隊 [1] 與韓國研究團隊 [2] 皆曾透過此平台進行突破性的研究應用,其研究成果也已同步刊登於Nature等頂尖學術期刊。

台灣威健公司與10x Genomics原廠合作,成立全台第一且唯一的示範實驗室,致力推展此技術應用,克服現有研究瓶頸。我們針對既有應用成果完整解析、輔助建置完善技術平台,望能於此一新技術應用領域上,引領台灣,跟上世界腳步。
表一:統整完整長片段定序的主流平台 [3]




引用文獻
1. Grace, X Y Zheng Nat Biotechnol. 1 February 2016. doi:10.1038/nbt.3432
2. Seo, J.S. Nature. 13 October 2016. doi:10.1038/nature20098
3. Hayan Lee biorxiv pre-print. doi.org/10.1101/048603

2016年11月11日 星期五

基因編輯的新世代來臨 - CRISPR 技術起源與簡介


我們都知道人類及各種動物在有病毒及病菌感染的情況下,會啟動自身白血球的免疫系統來抵禦外來物,由抗原呈現細胞 APC (antigen-presenting cells) 、 T細胞和B 細胞的合作分工之下,能辨識並對相同的外來物啟動更快速有效的防禦機制 (Fig 1),這種記憶分工的免疫效應過去曾以為只存在於真核多細胞生物。不過在原核生物中,其實也擁有它們自己的記憶性免疫系統,其中一種就是近幾年發展火熱的分子生物技術 CRISPR (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats) 的起源。

2016年6月16日 星期四

[生技新知] 最真實的表觀調控分析!? 全新的單細胞 Methylome 及 Transcriptome 同時分析技術



  不久前由英國與比利時的研究團隊發展出全新的單細胞表觀遺傳研究技術,可於同時間進行單細胞的 epigenome 和 transcriptome 分析,藉此來連結DNA甲基化和基因表現的關聯性,此技術帶來的效益或許能更加瞭解在一般狀況、老化或者疾病癌症時生物體中的多樣性調控機制。

2015年12月23日 星期三

[生技小知識] 模式物種之猿力崛起




Chimpanzee (chimps, 黑猩猩),分類為靈長目 (Primates) 黑猩猩屬 (Pan),學名為 Pan troglodytes,是現今研究常用的 model organism 之一,其基因和人類的相似度極高,僅有1% ~ 2% 的基因差異。


[生技小知識] 移除238個老化基因,人人都可「呷百二」?



美國Buck Institute與華盛頓大學數名科學家合作長達十年的研究,藉由4698株酵母菌(S. cerevisiae yeast cells)複製生長的能力做為年齡評估標準,利用基因工程的方式逐一剔除每個基因,最終發現了238個基因與老化相關!剔除這些老化基因不僅可延長酵母菌的生長能力,最多還能增加60%的生存時間,因此若以人類平均壽命75歲計算,大概可延長到120歲。


2015年12月17日 星期四

[WelScientist 科學老頭介紹] 科學老頭過聖誕

叮噹~叮叮噹~
科學老頭開始準備過聖誕啦!!
經過大家一致同意,今年決定將聖誕樹移到書房,過一個充滿書香的聖誕節。