来组装一台测序仪吧!

解读 鹏哥
2023-11-24 12:49 349人浏览 0人回复
来源: 小桔灯网 收藏 分享 邀请
摘要

生命的奥秘,需要我们用测序仪来揭开。只有不断降低测序的难度和成本,才能让更多的人享受到测序的益处。组装一台测序仪,就是为了提高测序的效率和精度,让生命科学的发展更加快速和广泛。测序仪是一种能够读取DNA ...

 

    生命的奥秘,需要我们用测序仪来揭开。只有不断降低测序的难度和成本,才能让更多的人享受到测序的益处。组装一台测序仪,就是为了提高测序的效率和精度,让生命科学的发展更加快速和广泛。


    测序仪是一种能够读取DNA序列的仪器,它可以帮助我们了解生命的本质,预防和治疗遗传性疾病,甚至开发个性化的医疗方案。测序仪的应用,已经从基础研究领域扩展到临床医学领域,为诊断、治疗和预防各种疾病提供了新的手段和方法。例如,通过测序仪分析癌细胞的基因变异,可以为癌症患者提供更精准的靶向治疗;通过测序仪检测孕妇血液中的胎儿DNA,可以早期发现胎儿是否患有染色体异常;通过测序仪鉴定微生物的DNA指纹,可以快速识别感染源和耐药性。这些都说明了测序仪在医学检测中的价值和意义。


    然而,要实现这些应用,不仅需要高端的技术和创新,还需要完善的供应链体系来保障其研发和组装。我们可以借鉴其他高科技领域的经验,学习如何优化测序仪的设计、采购、生产、质量控制、物流等环节,提高测序仪的性能、稳定性和可靠性。我们也可以探索如何组装一台测序仪,从而解密生命的奥秘。本文将简要介绍一台测序仪的基本研发组装步骤,希望能引起您的兴趣和讨论。

01知名公司简介

目前,全球有几家知名的测序仪生产商,它们各自拥有不同的技术平台和产品线,覆盖了从基础研究到临床应用的各个领域。


  • Illumina:是全球最大的二代测序仪生产商,其产品包括NovaSeq,NextSeq,MiSeq,MiniSeq等,采用荧光法进行单分子或团簇的测序, 覆盖了从基础研究到临床应用的各个领域。

  • Thermo Fisher Scientific:是全球最大的科学仪器和试剂供应商之一,其测序仪产品包括Ion Torrent和SOLiD系列,采用电化学法进行单分子或团簇的测序,主要用于基因组学、表观遗传学、转录组学等研究。

  • BGI Genomics:是中国最大的基因组学服务提供商,其测序仪产品包括BGISEQ-500和DNBSEQ-G400等,采用荧光法进行单分子或团簇的测序,主要用于人类健康、农业育种、环境监测等领域。

  • Oxford Nanopore Technologies:是一家英国的生物技术公司,其测序仪产品包括MinION,GridION,PromethION等,采用电化学法进行单分子的长读长测序,主要用于长片段的DNA和RNA测序。

  • Pacific Biosciences:是一家美国的生物技术公司,其测序仪产品包括Sequel IIe System和Sequel II System等,采用荧光法进行单分子的长读长测序,主要用于高精度的长读长测序。


02自主研发

自主研发一款测序仪是一项非常复杂和困难的任务,需要涉及多个学科和领域的知识和技术。测序仪的原理是利用高通量的平行测序方法,对DNA或RNA分子进行碱基配对和信号检测,从而获得大量的序列信息。当然不同的厂家对此有不同的具体实现方法。


  • 样本制备:将DNA或RNA分子进行剪切、修复、连接、扩增等步骤,制备成适合测序平台的文库。

  • 测序反应:将文库分子固定在载体上,进行循环的合成、延伸、清洗等步骤,每次加入一种标记的碱基,使之与模板互补,并产生可检测的信号。

  • 信号采集:利用光学或电化学的方法,捕获每次反应产生的信号,并将其转换为数字信号。

  • 数据分析:对数字信号进行处理和校正,得到原始的序列数据,然后进行比对、拼接、变异检测、功能注释等分析,得到生物学意义的结果。


03研发流程

  • 设计理念:需要根据市场需求和技术发展趋势,确定测序仪的目标性能和功能,如测序速度、准确度、成本、通量、可靠性等。

  • 技术选择:需要在多种技术方案中,选择最适合自己的测序平台和方法,如单分子法、荧光法、电化学法等。

  • 技术集成:需要将各个技术模块,如样本制备、测序反应、信号采集、数据分析等,进行有效的集成和优化,使之能够协调工作,提高效率和质量。

  • 技术验证:需要对测序仪进行严格的测试和评估,验证其性能和功能是否达到设计要求,如灵敏度、特异性、重复性、稳定性等。

  • 技术改进:需要根据测试和评估的结果,对测序仪进行不断的改进和完善,解决可能出现的问题和缺陷,提升其竞争力和市场占有率。


04组装步骤 

  • 选择合适的测序平台和方法,如单分子法、荧光法、电化学法等,根据其原理和特点,确定所需的主要部件和功能。

  • 购买或制造各个部件,如载体、反应器、光学系统、电子系统、数据处理系统等,确保其质量和性能符合要求。

  • 按照设计图纸和说明书,将各个部件进行正确的连接和安装,注意保证其稳定性和协调性,避免出现故障或干扰。

  • 对测序仪进行调试和测试,检查其工作状态和参数是否正常,如温度、压力、电压、电流、信号强度等,进行必要的校准和优化。

  • 对测序仪进行验证和评估,使用标准的样本或文库进行测序实验,观察其测序效果和数据质量,如读长、准确度、通量、重复性等,与其他测序仪进行比较和分析。


05挑战性-时间和金钱 

组装测序仪这项工程取决于很多因素,如测序仪的设计目标、技术难度、研发团队的规模和能力、资金和资源的支持等。时间上说,从设计到上市,一个测序仪的研发周期可能需要几年到十几年不等。例如,Illumina公司的NovaSeq系列测序仪,从最初的概念到最终的发布,花费了八年的时间。而Oxford Nanopore Technologies公司的MinION测序仪,从2005年开始研发,到2014年才开始商业化,经历了九年的时间。因此,如果您想自主研发一款测序仪,您需要有足够的耐心和信心,以及强大的技术和资金支撑。资金上说,研发一款测序仪需要投入巨额的资金,可能达到数千万到数亿美元不等。例如,Illumina公司在2017年发布的NovaSeq系列测序仪,其研发成本估计为2.5亿美元。而Oxford Nanopore Technologies公司在2014年开始商业化的MinION测序仪,其研发成本估计为1.5亿美元


综上,如果想自主研发一款测序仪,请准备充足的资金和合理的预算安排。当然加入以下公司也是另一种不错的选择。


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