日常｜在华大智造的一天（有测序小知识）

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这学期专业里安排了一次去华大智造（MGI）进行劳动实践的活动，记录一下在华大智造的一天。

深圳华大智造科技股份有限公司（简称华大智造）秉承“创新智造引领生命科技”的理念，致力于成为生命科技核心工具缔造者，专注于生命科学与生物技术领域，以仪器设备、试剂耗材等相关产品的研发、生产和销售为主要业务，为精准医疗、精准农业和精准健康等行业提供实时、全景、全生命周期的生命数字化设备和系统。

华大智造成立于2016年，截至2023年9月30日，华大智造拥有员工2,900人，研发人员占比约36%，业务布局遍布六大洲100多个国家和地区，在全球服务累计超过2,600个用户，并已在全球多个国家和地区设立科研、生产基地及培训与售后服务中心等，已成为当前全球少数几家能够自主研发并量产从 Gb 级至 Tb 级低中高不同通量的临床级基因测序仪企业之一。

文字来源：https://www.mgi-tech.com/about/

8:20

从学校出发，目的地：光谷生物城华大智造

9:30-10:20

参观华大智造展厅、客户体验中心实验室

其实在学校上理论课时，老师就给我们看过一些测序芯片，但这一次真正地参观和接触的现用的一些设备，感受还是很不一样的。

下面介绍几个我影响很深刻的

BGISEQ-500

BGISEQ-500是华大智造研发的首款桌面型高通量测序系统，采用先进的联合探针锚定聚合技术（cPAS）和改进的DNA纳米球（DNB）核心测序技术，提供一站式、开放性的基因测序全面解决方案，具备精准、简易、快速、灵活、可拓展等优点，既能充分适用临床检测，也能满足更广泛的科研需求。

听工作人员的讲解，这台仪器是在购买外国的大量仪器后，我们自主研发的第一台仪器，但现在市场上已经停售了。

DNBSEQ-99

DNBSEQ-G99是目前全球中小通量测序仪中速度最快的机型之一。基于华大智造核心的DNBSEQ测序技术，G99对生化、流体、光学、温控等多个核心系统进行了优化和提升，同时内置计算模块，使得测序生信一体化，12小时可完成 PE150测序，适用于小样本量的肿瘤靶向测序、小型全基因组测序、低深度WGS测序、个体识别、16s宏基因组测序等多种应用，数据产出高效且优质。

文字来源：https://www.mgi-tech.com/products/instruments_info/38/

DNBSEQ-T7

基于华大智造独有的DNBSEQ技术，DNBSEQ-T7全面升级生化、流体及光学系统，并推出了高通量测序试剂套装V3.0，24小时内产出数据量可高达7Tb，广泛适用于全基因组测序、超深度外显子组测序表观基因组测序、转录组测序和肿瘤Panel等大型测序项目。

文字来源：https://www.mgi-tech.com/products/instruments_info/11/

还有一个比T7测序量更大的，T2，也被称为测序工厂。

华大智造的测序仪满足的不同的测序需求，也考虑了不同的测序场景之类的，比如DNBSEQ-E25的话就是便携，就比较适合开展紧急的病原微生物测序等。

下面这张图就很好地展现了不同测序仪的特点：

除了测序仪以外，还有试剂盒、远程超声机器人、生信分析加速器等等。

10:30-12:00

由华大智造的工作人员给我们讲解了一些理论。

基因测序

sanger测序-毛细管电泳法

• 优点：方法简便，分辨率高，测序片段长，测序片段长，流程细致，质控环节多，污染低，结果直观可视，假性结果极低。
• 缺点：测序试剂贵，通量低，处理比较长的同聚物时也有自身的问题，例如很难以高的可信度将7个A和8个A区分开来。

高通量测序-边合成边测序法

原理视频：https://www.bilibili.com/video/BV1W44y1373N

单分子测序-Pacbio单分子荧光测序法

原理视频： https://b23.tv/f95aSgk

各测序技术的特点

基于DNBSEQ的建库以及测序原理

• 测序成本的下降，呈现“超摩尔定律”

• NGS测序流程：

• Extraction
• Library Prep
• Sequencing
• Analysis

• MGI WGS（全基因组测序）建库技术路线

• 打断

• 物理打断：将电能转化为声能，这种声能能使液体形成密集的小气泡，随着气泡震动和其猛烈的爆破而产生机械剪切力，从而对基因组DNA进行物理性打断。

• 片段筛选：固相载体可逆化固定（SPRI）

• 磁珠体系包括：磁珠、聚乙二醇（PEG）、盐离子；

  在一定条件的聚乙二醇及盐离子的环境中，DNA可吸附到羧基修饰的盐离子表面；该过程是可逆的，在一定条件下也可以被洗脱回收；磁珠结合液比例不同，磁珠结合DNA片段的长度不同。

• 磁珠先结合分子量较大的片段，依次吸附，根据此原理得到目标片段。

• 末端修复：将DNA片段两端的粘性未端修复成平末端，并将5’端磷酸化，在3’端添加dA尾

• 接头连接

• 由于测序仪器的测序能力远大于测试样本序列量，为避免仪器浪费，因此一个lane同时测定多个样品成为很自然的思路。然而为了区分多种样品的序列，就必须要给不同样品加上特定的“标签”，从而可以在后续数据分析时将不同样品数据分开，而这个“标签”就是barcode。

  简言之，barcode就是测序中混合样品的”身份证“，用于区分不同样品。

  文字来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/565425515

• 利用连接酶将接头与插入片段连接
• 为了barcode碱基平衡，接头连接时需要考虑barcode成组
• 连接反应结束后，可使用试剂套装内的 DNA Clean Beads进行磁珠纯化，去除残留接头及未连接的 DNA 片段

• PCR

• 通过 PCR扩增富集目的片段，确保有足够产物可进行下一步环化反应（1 pmol）
• 需根据投入量严格控制扩增循环数：循环数不足，会导至文库产出不足；循环数过多，又会影响后续数据性能表现

• 环化

  95度变性、再利用Splint Oligo（相当于锁）环化

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• 三大核心技术

• 原理视频：https://www.mgi-tech.com/products/resources

• DNA纳米球滚环扩增技术（DNB）

• 为什么制备DNB？ 放大荧光信号，荧光信号过低，Base call软件无法进行识别

• 如何制备DNB？ 引物退火；RCA 酶结合，合成延伸；链置换；300-500拷贝

• 优势：相比于PCR的指数扩增，它有低扩增偏向性、扩增错误零累计、低标签跳跃等优点

• 规则阵列式载片技术

• 联合探针锚定聚合技术（cPAS）

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12:00-13:30

吃饭、午休

13:30-17:00

实操实操

主要做了两个实验：

• MGISP-100自动化建库的模拟实操
• DNB的制作
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很有趣的一次体验，让我对基因测序及其商业化有了全新的认识，最重要的是真实感受到生信还是非常有用的，以后还是可以找到工作的哈哈哈哈哈（华大智造今天遇到的好几个工作人员都是我们同校的学长学姐）