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9种组学技术全面解码FFPE石蜡样本

2024-07-17推荐

福尔马林固定和石蜡包埋 (Formalin-fixed paraffin-embedding, FFPE)是一种常见的组织样本处理方法。通过将组织用福尔马林进行固定,并用石蜡进行包埋,使组织在长期保存和切片后仍能保持完整性,这使得FFPE成为癌症诊断、治疗和预后评估等领域中最常用的组织样本类型之一。

然而,福尔马林的固定和石蜡的高温渗入容易使组织中的核酸发生不同程度的降解和分子间的交联,导致难以从FFPE样本中提取高质量DNA或RNA。随着下一代测序技术(NGS)的不断进步,通过优化核酸提取方法、选择合适的文库制备方式以及设计探针等手段, 研究人员可以更好地利用FFPE样本,深入挖掘其中的珍贵信息资源,为疾病研究和个性化治疗带来更多的可能和机会

围绕中心法则FFPE样本可做的组学技术

围绕中心法则,欧易生物提供FFPE样本的多组学检测服务,包含 10x Flex单细胞转录组测序 10x Visium CytAssist 10x Visium HD 10x Xenium空间转录组测序 全转录组测序 935K甲基化芯片检测 全外显子捕获测序 2bRAD-M微生物组测序 以及 4D-FFPE定量蛋白质组检测技术 。从转录组、基因组以及蛋白质组等不同维度全面解码FFPE样本中隐藏的生物信息,为肿瘤分类、诊断和预后标准,开发肿瘤早期检测实验技术、转化医学和个体化医学提供更多依据。

1 . 10x Flex--实现FFPE样本单细胞转录组检测

10x FLEX单细胞转录组测序技术,有别于新鲜解离单细胞转录组测序基于poly(A)捕获的方法,FFPE样本采用的是利用探针杂交捕获基因的方法,探针组作用包括检测基因表达与提供分组信息。每个样本与不同的探针进行杂交,数据分析时可通过识别不同的Barcode将不同样本来源的Read区分开。

10x Flex分析结果展示

2. 10x Visium CytAssist--实现FFPE样本空间转录组检测

在Visium CytAssist工作流程中,在普通玻片上进行的是FFPE组织切片的脱蜡、染色、成像、解交联和探针杂交。探针杂交采用RNA模板连接机制,针对特定基因,设计成对探针与其靶标杂交,然后彼此连接。之后,将两个普通玻片和一张含有2个捕获区域(6.5mm×6.5mm或11mm×11mm)的Visium建库芯片放入Visium CytAssist仪器中,使普通玻片上的组织切片与2个Visium捕获区域对齐。组织被渗透后,释放连接的探针对,结合捕获载玻片上的探针,以此捕获基因表达信息。

10x Visium CytAssist分析结果展示

3. 10x Visium HD--实现FFPE样本单细胞水平的空间转录组检测

Visium HD玻片将带有空间位置标签的寡核苷酸排布在连续排列的数百万个无间隙的2×2µm正方形中,实现了无间隙捕获组织信息。一张玻片上包含两个6.5×6.5mm捕获区域,捕获数目为1100万个square,在生物信息分析中,把纵向、横向的各4个square合并在一起,组成一个边长为8µm的大bin进行生物信息分析。因为8µm的长度大约相当于普通细胞的直径,所以Visium HD的分辨率基本相当于 单细胞 的空间分辨率。

10x Visium HD分析结果展示

4. 10x Xenium--实现FFPE样本亚细胞水平的原位RNA图谱检测

Xenium原位分析技术不需要NGS测序,而是直接通过多轮荧光成像的方式,可以在新鲜冷冻(FF)组织或FFPE组织样本中,以单细胞/亚细胞分辨率,对数百个RNA靶点进行高灵敏度、高特异性检测,实现在亚细胞分辨率水平上,检测靶基因在组织原位中的表达。针对不同组织类型和研究方向,可灵活定制需要检测的靶向基因(Panel)。

10x Xenium分析结果展示

5. 全转录组测序--实现FFPE样本mRNA、lncRNA及circRNA数据挖掘

FFPE样本由于RNA降解严重,无法利用poly(A)尾捕获mRNA。全转录组测序通过去除核糖体RNA的方式建库,可在FFPE样本中发现大量的mRNA、lncRNA和circRNA。大多数lncRNA和circRNA能在转录及转录后水平上调控基因表达,在多种生物过程中发挥了重要作用,并与疾病的发生密切相关。欧易生物拥有丰富的建库经验并提供优质的建库质量,对FFPE样本进行RNA抽提质检,在total RNA≥500ng,DV200>50%的情况下,完成建库及后续分析。

全转录组测序分析结果展示

6. Illumina人源甲基化芯片(935K)检测--绘制FFPE样本表观遗传图谱

大量研究表明DNA甲基化修饰对于维持正常细胞功能、传递基因组遗传印记、胚胎发育以及人类肿瘤发生,起着至关重要的作用。935K甲基化芯片是一种全基因组甲基化筛选工具,靶向人类甲基化组最具生物学意义的区域中超过935,000个CpG位点,全面覆盖CpG岛、启动子、编码区及增强子。其针对FFPE样本的甲基化检测改进了protocol,可检出超过90%的位点,技术平行重复性高达98%,对于FFPE样本可获得更可靠而稳定的结果。

Illumina人源甲基化芯片(935K)检测分析结果展示

7. 4D-FFPE定量蛋白质组-实现FFPE样本蛋白表达数据挖掘

FFPE石蜡样本由于甲醛处理形成的多聚体,导致某些活性裂解位点被掩盖,阻碍胰蛋白酶到达其活性裂解位点,导致酶解不完全,需要特殊前处理,欧易生物对FFPE处理流程技术改进脱蜡+水化解交联+超微量样本酶切前处理方法方式:使石蜡去除更干净、有效解除甲醛的共价交联,增加蛋白的溶解度,使得蛋白提取得率更高、酶解效率更高、鉴定蛋白数量更多。FFPE样本一定时间范围内积累了大量的可回顾性信息,基于蛋白质组学驱动的精准医疗通过对临床样本的质谱检测实现发现疾病标志物,以及药物靶标的发现和验证正成为研究的热点,尤其是罕见病的研究中具有十分重要的意义。

4D-FFPE定量蛋白质组分析结果展示

8. 2bRAD-M®简化微生物组——解密FFPE样本的微生物群落结构

欧易生物联合中国科学院青岛生物能源与过程研究所、中国海洋大学专家学者,历时5年,开发出一种全新的疑难微生物样本鉴定技术——2bRAD-M®简化微生物组技术。该技术能处理核酸起始量低至1pg、核酸片段长度降解至50bp、宿主核酸量与微生物核酸量的比例高达99%的样本,并能在「种」水平同时进行细菌、真菌和古菌的鉴定,2bRAD-M®简化微生物组通过IIB型限制性内切酶对基因组进行酶切,酶切后的标签长度为30bp左右。因此,只要降解样本的基因组片段长度大于50bp且含有酶切识别位点,就可以用于分析。而且将标准品Mock-CAS的DNA打断为50bp,与宏基因组的L2相似性为82.1%,表明2bRAD-M®简化微生物组可以有效地适应严重的DNA降解,并提供可靠的结果。

2bRAD-M®简化微生物组分析结果展示

9. 全外显子捕获测序——实现FFPE样本的变异检测

全外显子组测序(Whole Exome Sequencing, WES)是利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后进行高通量测序的基因组分析方法。相比于全基因组测序,外显子测序更适合于处理FFPE样本,因为120bp RNA探针与DNA序列结合更牢固,一对一捕获,灵敏度更高。建库接头优化后连接效率高,保证不同片段均能够建库。另外,高深度的外显子测序可以通过增加变异位点reads的支持数,提高FFPE样本变异检出的准确性。

全外显子捕获测序分析结果展示

欧易的优势:

(1) 专业的技术操作 :超6000种样本类型处理经验,12年建库技术沉淀;具备足够仪器设备及实验人员保障单细胞异地实验,具备快速响应提供仪器和实验人员上门实验或者出差外地上门实验能力。

(2) 强硬的硬件支撑 :CLIA认证实验室,5S实验规范管理,多套计算集群,保证数据产出质量和分析速度。

(3) 全面的分析内容 :具备专业、成熟的生物信息分析团队,支持标准、高级分析,并可根据客户个性化需求灵活调整生物信息学分析方案。

(4) 更高的服务标准 : 采取严格的质控标准、多重实验质控和完备的实验记录,确保更高的成功率、更低的样品损失及实验失败风险,并且客户可以参与整个实验过程,接受客户监督,更加透明和可信。

(5) 丰富的发文经验 : 已助力客户发表高分文章4000+篇,其中单细胞文章已发表超300篇,平均IF超10分,位居同行前列。

(6) 优秀的服务理念 : 核心团队平均14年以上技术服务领域工作经验,一对一维护项目售后。

欧易生物简介

欧易生物是一家致力于为生命科学研究提供多组学技术服务的检测机构,产品涵盖基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、生物信息学以及临床基因检测,秉承「以生物科技成就他人造福大众」的企业使命,用技术改变生活,用科技造福人类。

欧易生物先后与中国海洋大学、中国科学院遗传与发育生物学研究所等机构建立了紧密的产学研合作,与日立诊断产品有限公司共建联合研发实验室,与华东师范大学合作建立院士专家工作站,并陆续获得闵行区研发机构、闵行区科技小巨人企业、 上海市科技小巨人企业 等资质。还获得知识产权管理体系认证企业资质,总授权发明专利 38 项、在审发明专利 48 项、授权软件著作权 170 项(含欧易生物及旗下子公司)。至今已累计助力客户发表 45 00+ 高水平研究论文,累计影响因子 38 000+ ;发文期刊包括 Nature、Cell、Science、Cancer Discovery、Cell Discover y 等知名期刊。