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Illumina SNP基因分型检测

SNP(单核苷酸多态性)分析是目前研究基因功能,寻找与疾病相关的基因及其突变位点,进行遗传连锁分析的一种重要的分析手段。Illumina SNP Genotyping采用微珠芯片技术(BeadArray),可对全基因组或特定SNP位点进行分析,其检测质量可靠,得到业界所广泛认可。该平台也是HapMap计划(国际人类基因组单体型图计划)的主要技术平台,在HapMap第一阶段数据中,约70%都出自Illumina平台。 Illumina SNP Genotyping平台分为Infinium和GoldenGate两大系列产品,均可提供预制和半定制以及定制的芯片。Infinium技术流程适合于多位点的中高通量(3072到500万个位点)的全基因组分型;GoldenGate技术流程适合于SNP位点较少的中低通量(96到3072个位点)基因组分型。

Infinium技术原理| Infinium技术优势| GoldenGate技术原理| GoldenGate技术优势| 产品列表|

Illumina全基因组分型芯片采用Infinium技术,检测中采用全基因组扩增方式,无需PCR反应,不依赖限制性内切酶,SNP位点的选择上可以完全根据基因组情况来选择;gDNA样品在芯片杂交后通过等位基因特异性的单碱基延伸来完成,确保高质量的实验数据。Illumina Infinium基因分型技术包括全基因组SNP芯片和iSelect自定义全基因组SNP芯片。 

illumina snp

1、准备250ngDNA,利用NaOH变性。
2、将gDNA恒温过夜,进行基因组全扩增,该过程不会产生等位基因偏向性扩增。
3、扩增产物用随机内切酶酶切片断化。
4、乙醇沉淀DNA,重新悬浮。
5-6、芯片杂交:将DNA片段与芯片进行杂交,芯片的微珠上连接有50-mers长度特异性捕获探针,gDNA酶切后产物与探针互补序列结合,杂交过夜。

7、芯片清洗:清洗去除未杂交上的或错配杂交上的DNA片段。
8、单碱基延伸及染色:dinitrophenol和biotin标记的核苷酸底物(A/T和C/G)在捕获探针上进行单碱基延伸,只有与gDNA发生互补结合的探针才能得到延伸;通过染色,A/T和C/G将分别标记不同的荧光染料。
9、芯片扫描。
10、利用软件根据两种荧光判读并输出分型结果。

  • 超高通量的密度:可检测高达500万个SNP位点。
  • 高质量的实验数据:无需PCR技术,不依赖限制性内切酶,在SNP位点的选择上可完全依据基因组情况来选择,芯片反应通过等位基因特异性延伸来完成,保证了高质量的实验数据。
  • 完整的SNP和CNV分析方案:Illumina的GenomeStudio 分析软件包提供了完整的拷贝数工具和Genome Viewer。
  • 芯片形式灵活多样:通过在SNP位点通量和样本通量间取舍,可同时检测2,4或12个样本,增加样品通量。
  • 应用广泛:Genotyping平台被大量用于肿瘤,心血管疾病,精神疾病,各种免疫性疾病等复杂疾病的研究,药物遗传学研究及病禽畜的育种研究。
  • 定制灵活:可以根据位点数目以及样品数目,灵活的选择不同的芯片格式进行定制检测。

GoldenGate芯片技术是理想的中等通量基因分型检测的解决方案。GoldenGate检测芯片采用了特殊的设计:不同SNP位点的差异通过OPA探针组(oligonucleotide pool assay, OPA)的位点特异性延伸和连接而实现。GoldenGate芯片是一种tag芯片,芯片的微珠上仅带有地址序列而没有基因组的对应序列,杂交发生在地址序列和其互补序列进行间接杂交完成,而与基因组序列无关。

ill snp-gold

1、将gDNA和固相磁性小珠相连。

2、将待检测DNA样品加入预先根据SNP位点设计的探针组OPA(每组Oligo包括P1,P2,和P3)。

3、通过等位基因特异性延伸和连接酶连接得到一段包含该SNP位点的片断。同时该片断带有一段特殊设计的地址序列(Address)。

4-5、该片断进行通用引物PCR扩增,并在反应过程中标记Cy3和Cy5。

6、杂交:PCR产物上芯片进行杂交,芯片的微珠上连接有地址序列的互补序列,通过地址序列完成杂交。

7-8、芯片清洗和扫描芯片。

9、利用软件根据两种荧光判读并输出分型结果。 

  • 实验成功率高:所有的地址序列都经过特殊设计,具有近似的杂交温度,退火温度以及CG含量稳定等特点,杂交效率很高,检测成功率一般>99%。
  • 实验重复性高:基于微珠芯片以及GoldenGate检测独特的设计:每个SNP位点有30倍的微珠重复,杂交在地址序列间发生等特点,检测重复性>99.7%。
  • 高度灵活:客户可根据需要检查的样本量和SNP位点数量来确定使用不同格式的芯片(universal-12,universal-16,universal-32,每张芯片进行12,16,32个样本的检测,可针对96-3072个SNP位点进行探针的设计。
  • 实验过程全程质控:内参微珠,芯片中设计了几百个内参微珠对实验过程进行监控,如:样品污染,延伸特异性等。GenomeStudio基因分型分析软件自动报告实验监控结果。
  • 芯片生产100%QC质控:微珠芯片生产过程中专利的解码技术,质控能深入到每张芯片上每个微珠,保证数据的可靠性和重复性。
  • 高性价比:以平均较低的价格完成SNP位点的验证,方法经典可靠,人类HapMap计划大部分数据来自于该技术。
  • 定制灵活:您只需提供位点信息,Illumina即可为您进行位点探针设计及成功率评分,非常适合位点数从几十到几千的中等通量基因分型研究。

产品系列
产品名称
Markers/位点数目
及其数据库来源
样本/
芯片
详细描述
Omni Whole-Genome Arrays
HumanOmni5-Quad
~ 4.3 million,数据库来源于HapMap I,II.III; 1000 Genomes Dec 2010 release(MAF ≥ 1%)
4
Omni系列芯片
HumanOmni2.5S
~ 2.5 million,数据库来源于HapMap I,II.III;1000 Genomes Dec 2010 release(MAF ≥ 1%)
8
HumanOmni2.5-8
~ 2.5 million,数据库来源于HapMap I,II.III;1000 Genomes Project Pilot (MAF > 2.5%)
8
HumanOmni1S
~ 1.25 million,数据库来源于HapMap I,II.III;1000 Genomes Project Pilot (MAF > 2.5%)
8
HumanOmni1-Quad
~ 1.1 million,数据库来源于HapMap I,II.III ( MAF ≥ 5%)
4
HumanOmniExpress
~ 700,000,数据库来源于HapMap I,II.III ( MAF ≥ 5%)
12
HumanCytoSNP-12
~ 300,000,数据库来源于HapMap I,II.III
12
30万个遗传标记,广泛覆盖pericentromeric区(基因组结构中迅速改变的区域)、亚端粒区和性染色体,特别还包括可检测400余个参与发育缺陷、智力迟钝和其他的结构性变化的基因相应位点。
Human OmniZhongHua-8
900,015,数据库来源于HapMap I,II.III;1000 Genomes Dec 2010 (MAF≥2.5%)
8
OmniZhongHua-8特别地覆盖了在中国人群中发现的常见和稀有变异,其中,覆盖了约81%的常见变异(MAF≥5%,r2>0.8)和约60%的稀有变异(MAF≥2.5%,r2>0.8)。
Omni Semi-Custom Whole-Genome Arrays
HumanOmni5-Quad+
~ 4.3 million (fixed),up to 500K (custom),数据库来源于HapMap I,II.III; 1000 Genomes Dec 2010 release(MAF ≥ 1%)
4
半定制芯片,可以增加自定义位点
HumanOmni2.5S+
~2.5 million (fixed) up to 500K (custom),数据库来源于HapMap I,II.III;1000 Genomes Dec 2010 release(MAF ≥ 1%)
8
HumanOmniExpress+
~700,000 (fixed) up to 200K (custom) ,数据库来源于HapMap I,II.III ( MAF ≥ 5%)。
12
HumanExome BeadChip
HumanExome BeadChip
~ 250,000 exonic markers
12
外显子组芯片,大约25万个位点,集中分布于外显子区域,位点信息来源于欧洲人群、非洲人群、汉族人群以及西班牙人群共12000个个体,包括II型糖尿病、肿瘤、代谢以及精神紊乱等多种疾病。
HumanOmniExpressExome BeadChip
~ 250,000 exonic markers. ~ 700,000 genome-wide markers(MAF>5%) 
12
包含大约25万个外显子组位点,也包括约700,000全基因组其他位点
HumanOmni5Exome BeadChip
~ 250,000 exonic markers. ~ 4.3 million genome-wide markers(MAF>1%) 
4
包含大约25万个外显子组位点,也包括约4,300,000全基因组其他位点
Semi-Custom HumanExome BeadChip
HumanExome+ BeadChip
~ 250,000 exonic markers (fixed);
up to 30,000 (custom)
 
12
半定制外显子组芯片,可以增加自定义位点
HumanOmniExpressExome+ BeadChip
~ 250,000 exonic markers. ~ 700,000 genome-wide markers(MAF>5%)(fixed); up to 30,000 (custom) 
12
HumanOmni5Exome+ BeadChip
~ 250,000 exonic markers. ~ 4.3 million genome-wide markers(MAF>1%)(fixed); up to 250,000 (custom) 
4
Focused Genotyping
Cancer SNP Panel
1421,数据库来源于National Cancer Institute's Cancer Genome Anatomy Project SNP500 Cancer Database
12, 32
癌症SNP 芯片,超过400 个肿瘤相关基因的1421 个 SNP 位点,信息来源于美国国家癌症研究所Cancer Genome Anatomy Project SNP500 Cancer数据库。http://snp500cancer.nci.nih.gov/
HumanLinkage
标准化HumanLinkage-V panel Set
6050,数据库来源于highly validated HapMap DNA assays
12, 32
>6000个SNP位点,两个SNP位点之间平均遗传间距0.64cM,物理间距482Kb,比STR具有更高的密度。
Agrigenomics
BovineHD(牛高密度全基因组SNP芯片)
>777,000,数据库来源于Btau4.0,Bovine HapMap Consortium data set,novel SNP loci obtained by Illumina's Genome Analyzer
8
该芯片为Illumina与USDA-ARS, UNCEIA-INRA, Pfizer Animal Genetics and the University of Missouri 等合作开发,芯片上包含777,692个位点,位点平均间距为2.68kb;可用于多个品种的检测。
BovineSNP50 v2(牛50K全基因组SNP芯片)
54,609,数据库来源于Btau4.0,Bovine HapMap Consortium data set,novel SNP loci obtained by Illumina's Genome Analyzer
24
该芯片为Illumina与USDA ARS, University of Missouri, the University of Alberta合作开发,芯片上包含54,609个位点,位点平均间距36.9kb;可用于多个品种的检测。
CanineHD (犬高密度全基因组SNP芯片)
>170,000,数据库来源于CanFam2.0
12
该芯片为Illumina公司与LUPA合作开发,联盟包括欧洲22个大学以及Broad Institute。芯片包括超过170,000多个位点,每Mb平均多于70个位点;可用于多个品种的检测。
OvineSNP50(羊50K全基因组SNP芯片)
54,241,数据库来源于ISGC
12
该芯片为Illumina公司与International Sheep Genomics Consortium(ISGC)合作开发,联盟包括AgResearch, Baylor UCSC, CSIRO及USDA等,该项目作为国际羊基因组计划的一部分。芯片包括超过54,241个位点,位点平均间距为42.5kb。
PorcineSNP60 v2(猪60K全基因组SNP芯片)
>60,000
 
24
该芯片为Illumina公司与International Porcine SNP chip Consortium合作开发,该联盟包括爱荷华州立大学,伊利诺斯大学,剑桥大学,瓦格宁根大学等;该款芯片包括60,000以上位点,位点平均间距为27.9kb;可用于多个品种的检测,如洛克猪(Duroc)、长白猪(Landrace)、皮特兰猪(Pietran)、大白猪(Large white)等。
PorcineSNP60 v2+(半定制猪60K全基因组SNP芯片)
>60,000(fixed),up to 30,000 (custom)
 
24
该芯片为Illumina公司与International Porcine SNP chip Consortium合作开发,该联盟包括爱荷华州立大学,伊利诺斯大学,剑桥大学,瓦格宁根大学等;该款芯片包括60,000以上位点,位点平均间距为27.9kb;可用于多个品种的检测,如洛克猪(Duroc)、长白猪(Landrace)、皮特兰猪(Pietran)、大白猪(Large white)等;用户可以自定义加入大约30万个左右的位点。
MaizeSNP50 (玉米50K全基因组SNP芯片)
56,110,数据库来源于B73
24
MaizeSNP50芯片为Illumina公司与The French Institute for Agricultural Research (INRA,法国农业研究所)及Syngenta(先正达)合作开发,包含 56,110个SNP位点,位点平均间距为40kb。
WheatSNP90(小麦90K全基因组SNP芯片)
24
该 iSelect定制芯片为Illumina公司与E. Akhunov(KSU),M. Hayden (DPI Victoria,Australia)以及C. Cavanagh(CSIRO,Australia)等世界范围内的研究单位合作开发,包含有以下位点: 美国澳大利亚合作项目中的50,000个SNP位点、英国SNP项目的12,000个SNP位点、美国NSF小麦SNP项目的800个SNP位点、法国科学家提供的保守同源基因的5,000个SNP位点、意大利科学家提供的T. durum中的2,000~3,000个SNP位点、美国科学家提供的Aegilops tauschii中的5,000个SNP位点、澳大利亚科学家提供的1,000个第7染色体的SNP位点以及1,000个TraitGenetics GmbH提供的SNP位点。
Mouse
Mouse LD Linkage Panel(小鼠低密度连锁分析芯片)
377数据库来源于Wellcome-CTC Mouse Strain SNP Genotype Set
12, 32
可检测377个位点,平均每27Mb区域覆盖4个SNP位点,均匀覆盖全基因组。可用于QTL(quantitative trait loci)图谱定位、候选基因定位等,最适用于N2和F2代小鼠株系。
Mouse MD Linkage Panel(小鼠中密度连锁分析芯片)
1449,数据库来源于 Wellcome-CTC Mouse Strain SNP Genotype Set
12, 32
可检测1449个位点,平均每5Mb区域覆盖3个SNP位点,均匀覆盖全基因组。可用于QTL(quantitative trait loci)图谱定位、候选基因定位等,最适用于N2和F2代小鼠株系。