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9種組學技術全面解碼FFPE石蠟樣本

2024-07-17推薦

福爾馬林固定和石蠟包埋 (Formalin-fixed paraffin-embedding, FFPE)是一種常見的組織樣本處理方法。透過將組織用福爾馬林進行固定,並用石蠟進行包埋,使組織在長期保存和切片後仍能保持完整性,這使得FFPE成為癌癥診斷、治療和預後評估等領域中最常用的組織樣本型別之一。

然而,福爾馬林的固定和石蠟的高溫滲入容易使組織中的核酸發生不同程度的降解和分子間的交聯,導致難以從FFPE樣本中提取高品質DNA或RNA。隨著下一代測序技術(NGS)的不斷進步,透過最佳化核酸提取方法、選擇合適的文庫制備方式以及設計探針等手段, 研究人員可以更好地利用FFPE樣本,深入挖掘其中的珍貴資訊資源,為疾病研究和個人化治療帶來更多的可能和機會

圍繞中心法則FFPE樣本可做的組學技術

圍繞中心法則,歐易生物提供FFPE樣本的多組學檢測服務,包含 10x Flex單細胞轉錄組測序 10x Visium CytAssist 10x Visium HD 10x Xenium空間轉錄組測序 全轉錄組測序 935K甲基化芯片檢測 全外顯子捕獲測序 2bRAD-M微生物組測序 以及 4D-FFPE定量蛋白質組檢測技術 。從轉錄組、基因組以及蛋白質組等不同維度全面解碼FFPE樣本中隱藏的生物資訊,為腫瘤分類、診斷和預後標準,開發腫瘤早期檢測實驗技術、轉化醫學和個體化醫學提供更多依據。

1 . 10x Flex--實作FFPE樣本單細胞轉錄組檢測

10x FLEX單細胞轉錄組測序技術,有別於新鮮解離單細胞轉錄組測序基於poly(A)捕獲的方法,FFPE樣本采用的是利用探針雜交捕獲基因的方法,探針組作用包括檢測基因表現與提供分組資訊。每個樣本與不同的探針進行雜交,數據分析時可透過辨識不同的Barcode將不同樣本來源的Read區分開。

10x Flex分析結果展示

2. 10x Visium CytAssist--實作FFPE樣本空間轉錄組檢測

在Visium CytAssist工作流程中,在普通玻片上進行的是FFPE組織切片的脫蠟、染色、成像、解交聯和探針雜交。探針雜交采用RNA樣版連線機制,針對特定基因,設計成對探針與其靶標雜交,然後彼此連線。之後,將兩個普通玻片和一張含有2個捕獲區域(6.5mm×6.5mm或11mm×11mm)的Visium建庫芯片放入Visium CytAssist儀器中,使普通玻片上的組織切片與2個Visium捕獲區域對齊。組織被滲透後,釋放連線的探針對,結合捕獲載玻片上的探針,以此捕獲基因表現資訊。

10x Visium CytAssist分析結果展示

3. 10x Visium HD--實作FFPE樣本單細胞水平的空間轉錄組檢測

Visium HD玻片將帶有空間位置標簽的寡核苷酸排布在連續排列的數百萬個無間隙的2×2µm正方形中,實作了無間隙捕獲組織資訊。一張玻片上包含兩個6.5×6.5mm捕獲區域,捕獲數目為1100萬個square,在生物資訊分析中,把縱向、橫向的各4個square合並在一起,組成一個邊長為8µm的大bin進行生物資訊分析。因為8µm的長度大約相當於普通細胞的直徑,所以Visium HD的分辨率基本相當於 單細胞 的空間分辨率。

10x Visium HD分析結果展示

4. 10x Xenium--實作FFPE樣本亞細胞水平的原位RNA圖譜檢測

Xenium原位分析技術不需要NGS測序,而是直接透過多輪熒光成像的方式,可以在新鮮冷凍(FF)組織或FFPE組織樣本中,以單細胞/亞細胞分辨率,對數百個RNA靶點進行高靈敏度、高特異性檢測,實作在亞細胞分辨率水平上,檢測靶基因在組織原位中的表達。針對不同組織型別和研究方向,可靈活客製需要檢測的靶向基因(Panel)。

10x Xenium分析結果展示

5. 全轉錄組測序--實作FFPE樣本mRNA、lncRNA及circRNA資料探勘

FFPE樣本由於RNA降解嚴重,無法利用poly(A)尾捕獲mRNA。全轉錄組測序透過去除核糖體RNA的方式建庫,可在FFPE樣本中發現大量的mRNA、lncRNA和circRNA。大多數lncRNA和circRNA能在轉錄及轉錄後水平上調控基因表現,在多種生物過程中發揮了重要作用,並與疾病的發生密切相關。歐易生物擁有豐富的建庫經驗並提供優質的建庫品質,對FFPE樣本進行RNA抽提質檢,在total RNA≥500ng,DV200>50%的情況下,完成建庫及後續分析。

全轉錄組測序分析結果展示

6. Illumina人源甲基化芯片(935K)檢測--繪制FFPE樣本表觀遺傳圖譜

大量研究表明DNA甲基化修飾對於維持正常細胞功能、傳遞基因組遺傳銘印、胚胎發育以及人類腫瘤發生,起著至關重要的作用。935K甲基化芯片是一種全基因組甲基化篩選工具,靶向人類甲基化組最具生物學意義的區域中超過935,000個CpG位點,全面覆蓋CpG島、啟動子、編碼區及強化子。其針對FFPE樣本的甲基化檢測改進了protocol,可檢出超過90%的位點,技術平行重復性高達98%,對於FFPE樣本可獲得更可靠而穩定的結果。

Illumina人源甲基化芯片(935K)檢測分析結果展示

7. 4D-FFPE定量蛋白質組-實作FFPE樣本蛋白表達資料探勘

FFPE石蠟樣本由於甲醛處理形成的多聚體,導致某些活性裂解位點被掩蓋,阻礙胰蛋白酶到達其活性裂解位點,導致酶解不完全,需要特殊前處理,歐易生物對FFPE處理流程技術改進脫蠟+水化解交聯+超微量樣本酶切前處理方法方式:使石蠟去除更幹凈、有效解除甲醛的共價交聯,增加蛋白的溶解度,使得蛋白提取得率更高、酶解效率更高、鑒定蛋白數量更多。FFPE樣本一定時間範圍內積累了大量的可回顧性資訊,基於蛋白質組學驅動的精準醫療透過對臨床樣本的質譜檢測實作發現疾病標誌物,以及藥物靶標的發現和驗證正成為研究的熱點,尤其是罕見病的研究中具有十分重要的意義。

4D-FFPE定量蛋白質組分析結果展示

8. 2bRAD-M®簡化微生物組——解密FFPE樣本的微生物群落結構

歐易生物聯合中國科學院青島生物能源與過程研究所、中國海洋大學專家學者,歷時5年,開發出一種全新的疑難微生物樣本鑒定技術——2bRAD-M®簡化微生物組技術。該技術能處理核酸起始量低至1pg、核酸片段長度降解至50bp、宿主核酸量與微生物核酸量的比例高達99%的樣本,並能在「種」水平同時進行細菌、真菌和古菌的鑒定,2bRAD-M®簡化微生物組透過IIB型限制性內切酶對基因組進行酶切,酶切後的標簽長度為30bp左右。因此,只要降解樣本的基因組片段長度大於50bp且含有酶切辨識位點,就可以用於分析。而且將標準品Mock-CAS的DNA打斷為50bp,與宏基因組的L2相似性為82.1%,表明2bRAD-M®簡化微生物組可以有效地適應嚴重的DNA降解,並提供可靠的結果。

2bRAD-M®簡化微生物組分析結果展示

9. 全外顯子捕獲測序——實作FFPE樣本的變異檢測

全外顯子組測序(Whole Exome Sequencing, WES)是利用序列捕獲技術將全基因組外顯子區域DNA捕捉並富集後進行高通量測序的基因組分析方法。相比於全基因組測序,外顯子測序更適合於處理FFPE樣本,因為120bp RNA探針與DNA序列結合更牢固,一對一捕獲,靈敏度更高。建庫接頭最佳化後連線效率高,保證不同片段均能夠建庫。另外,高深度的外顯子測序可以透過增加變異位點reads的支持數,提高FFPE樣本變異檢出的準確性。

全外顯子捕獲測序分析結果展示

歐易的優勢:

(1) 專業的技術操作 :超6000種樣本型別處理經驗,12年建庫技術沈澱;具備足夠儀器裝置及實驗人員保障單細胞異地實驗,具備快速響應提供儀器和實驗人員上門實驗或者出差外地上門實驗能力。

(2) 強硬的硬體支撐 :CLIA認證實驗室,5S實驗規範管理,多套計算集群,保證數據產出品質和分析速度。

(3) 全面的分析內容 :具備專業、成熟的生物資訊分析團隊,支持標準、高級分析,並可根據客戶個人化需求靈活調整生物資訊學分析方案。

(4) 更高的服務標準 : 采取嚴格的質控標準、多重實驗質控和完備的實驗記錄,確保更高的成功率、更低的樣品損失及實驗失敗風險,並且客戶可以參與整個實驗過程,接受客戶監督,更加透明和可信。

(5) 豐富的發文經驗 : 已助力客戶發表高分文章4000+篇,其中單細胞文章已發表超300篇,平均IF超10分,位居同行前列。

(6) 優秀的服務理念 : 核心團隊平均14年以上技術服務領域工作經驗,一對一維護計畫售後。

歐易生物簡介

歐易生物是一家致力於為生命科學研究提供多組學技術服務的檢測機構,產品涵蓋基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、生物資訊學以及臨床基因檢測,秉承「以生物科技成就他人造福大眾」的企業使命,用技術改變生活,用科技造福人類。

歐易生物先後與中國海洋大學、中國科學院遺傳與發育生物學研究所等機構建立了緊密的產學研合作,與日立診斷產品有限公司共建聯合研發實驗室,與華東師範大學合作建立院士專家工作站,並陸續獲得閔行區研發機構、閔行區科技小巨人企業、 上海市科技小巨人企業 等資質。還獲得智慧財產權管理體系認證企業資質,總授權發明專利 38 項、在審發明專利 48 項、授權軟體著作權 170 項(含歐易生物及旗下子公司)。至今已累計助力客戶發表 45 00+ 高水平研究論文,累計影響因子 38 000+ ;發文期刊包括 Nature、Cell、Science、Cancer Discovery、Cell Discover y 等知名期刊。