【测序平台】-CP0005-Ion Torrent测序仪平台-01-介绍

写在前面

2012年7月，走出学校，人生第一份工作，有幸在，首批首家进驻广州国际生物岛的企业进行工作。当年以实习生起，就负责年华南第一台Ion Torrent PGM测序仪器平台搭建，维护运行。到现在已经继续搭建Miseq、novaseq平台中。

这6年一路见证着测序平台的发展。
2012年PGM，2013年proton，布局NIPT产前诊断、肿瘤panl精准医疗。后来life品牌被Thermo收购。
Ion Torrent在医学医院基因检测上春风得意。仪器出现比较早，且在测序时间上的优势，加上FDA认证。

不足处：测序质量相对于illunina的Q30比例低。数据通量低，导致测序成本高。

illunina的通量和测序时间不断的升级。由最开始的hiseq2500，miseq到xten，novaseq。在科研上一致占主体，现在大型测序医学机构，也已illunina为主。

在这些年，也见证了，行业标记性的新应用，新工作产生。

• 人类基因组计划——测序的开端
• NIPT——测序的市场化
• 肿瘤检测——国家政策推动的精准医疗
• 人类微生物测序——第二个人类基因组，- 潜力巨大的挖掘医学市场

珍藏的几张照片

第一张图：带入入门的师傅

第二图：由于我是我校首位进入生物岛的学生，老师主动来签订实习基地挂牌。也是当时，除华大外的测序机构。

第三张图：毕业的时候，放入了下一届的招生宣传手册。

第四张图：当天那种激动得整夜睡不着的屌丝心情，感觉点燃了梦想，照亮了未来的道路，发在QQ空间的说说记录。

就这样见证着生物狗职业生涯的开始。 从事测序技术实验已有6年，希望在第二个6年，能更全面认识医学、测序行业，转行至临床测序数据分析-机器学习——迎接下一个平台革命。

引用罗永浩的话：

我的梦想是：我要做软硬件结合的最大计算平台，并且在平台革命的时候，参与或领导一次。我必须做手机，我不喜欢手机我也得做手机，何况我喜欢。在下一次换平台的时候，才有机会成为第一波选手上牌桌。

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简介

　　Ion Torrent是最新一代的测序技术，它的核心技术是使用半导体技术在化学和数字信息之间建立直接的联系。在半导体芯片的微孔中的微球上固定DNA链，随后依次掺入ACGT。随着每个碱基的掺入，释放出氢离子，在它们穿过每个孔底部时能被检测到，通过对H+ 的检测，实时判读碱基。

　　Ion Torrent由于硬件设备无需光学检测和扫描系统，并且使用天然核苷酸和聚合酶、无需焦磷酸酶化学级联，无需标记荧光染料和化学发光的配套试剂，因此测序成本低，其应用范围涵盖Sanger方法和已有高通量测序技术的应用，如基因组DNA序列测定（微生物基因组测序、线粒体测序、靶向测序）、DNA扩增子测序等。

技术原理

DNA聚合酶以单链DNA为模板，按碱基互补原理，合成互补的DNA链。DNA链每延伸一个碱基时，就会释放一个质子，导致局部PH变化。

Ion Torrent半导体测序芯片的每个微孔里微球表面含有大约 100万个DNA分子拷贝。测序时一个个核苷酸分子连续流过芯片微孔。如果核苷酸与特定微孔中的 DNA分子互补，则该核苷酸被合成到 DNA分子中，并且释放氢离子，该孔溶液的 PH发生变化。离子传感器检测到 PH变化后，即刻便从化学信息转变为数字电子信息。如果 DNA链含有两个相同的碱基，则记录电压信号是双倍的。如果碱基不匹配，则无氢离子释放，也就没有电压信号的变化。这种方法属于直接检测 DNA的合成，因少了CCD扫描，荧光激发等环节，几秒钟就可检测合成插入的碱基，大大缩短了运行时间。

技术流程

数据分析

综合使用Ion Torrent PGMTM的开源数据分析软件Torrent Suite及其功能丰富的插件系统，结合Torrent Browser软件以及多种第三方软件，可实现从测序仪上的信号捕获和转换、测序数据结果的可视化展示直到深入的生物学意义的完整分析方案。

　　Torrent Suite软件可对Ion Torrent PGMTM产生的数据进行初步分析，实现捕获电信号值，并经计算转换为碱基序列。进一步可通过Torrent Browser软件得到质量控制指标及碱基序列，从而确定测序实验的质量，参照指控信息筛选出的高质量的序列进入下一步分析。
Torrent Suite功能丰富的插件系统可实现对测序数据的多种分析，包括序列拼接、突变分析、SNP分析等。配合使用其他第三方软件，即可现完整灵活的生物信息分析，如定量、功能注释、功能分类、新基因及调控区域预测等，从而深入挖掘测序数据的生物学意义。

技术优势

• 更简单：系统无激光光源，无光学系统，无照相系统；
• 使用无标记的核苷酸及酶进行测序，本底干扰低；
• 通过对 H+的检测，可以改善碱基判读准确性。
• 更快速：标准测序时间仅为2-3小时，24小时之内可完成6-8轮实验；
• 达 Sanger测序方法每天测序通量的数千倍以上；
• 弥补了已有高通量测序方法“无快速测序模式”的缺陷。
• 更灵活：通量为10M，100M和1G测序芯片可以任意选择。