背景

高通量测序技术的应用日益广泛，实验室对于大规模、高效率、高稳定的实验操作需求也越来越迫切。相比于人工操作，自动化工作站的方案在多个方面均有明显优势。此前，纳昂达全套靶向捕获方案在华大智造 MGISP-100/960、Perkin Elmer Sciclone G3 等自动化工作站均有适配方案（← 点击查看详情）。2021 年年底，纳昂达作为“第二届全国自动化建库大赛”上唯一指定试剂供应商，与华大智造及上海市遗传学会共同完成了“第二届全国自动化建库大赛”（← 点击查看详情），助力实现了零基础学员，零门槛完成肿瘤大 Panel 靶向捕获文库构建 ，且结果优异（图 1）。

图 1. 第二届全国自动化建库大赛集锦

为进一步提升用户体验，纳昂达近期开发的高通量自动化样本制备系统重磅发布，真正意义上实现“仪器+试剂+应用”的一站式自动化靶向捕获方案（图 2）。本文将给大家详细介绍高通量自动化样本制备系统，以及应用于文库构建和杂交捕获的具体数据。

高通量自动化样本制备系统 NadAuto-96 介绍

适用范围：

适用于样本自动加样处理，包括样本分装、核酸提取、酶反应体系构建、核酸纯化、文库构建和杂交捕获反应等。

结构组成：

产品由主机、配套组件和控制软件组成，其中主机包括三维运动模块、热循环仪、温控模块、加热振荡模块、移液头库载架等，配套组件包括试剂槽载架、磁力架、适配器等。

系统特色:

主机：内置 30 个板位，其中包括 2 个移液头库载架，3 个既可制冷又可制热的温控模块，1 个加热振荡模块，1 个热循环仪，可应对多种场景多种反应的需求；同时，搭配三种移液头（单道、8 道、32 道）和 1 个移板抓手，可根据样本数量灵活搭配，效率更高，也能轻松实现转板功能。

配套组件：多种适配器可选，适配不同的耗材；其中，搭配试剂槽和试剂槽架，可减少人工分装试剂的操作，更加便捷。

配套软件：界面友好，无需计算机语言基础，可轻松上手。全流程可视化，时刻掌握流程进度。

应急装置：配备一键急停按钮，确保人机安全。

加样效率：最快可在 2.5 分钟内完成 96 个样本的分装流程。

图 2. 纳昂达高通量自动化样本制备系统 NadAuto-96

应用方案

样本类型：

标准品 Human Genomic DNA Male；每个文库的投入量为 50 ng gDNA。

实验方案：

自动化流程使用仪器内置应用，每批次构建 96 个文库；捕获时每样本取 500 ng 捕获前文库进行单杂、4 杂、8 杂的实验，每批次分别为 24、12 和 12 个捕获反应。手动操作均按照产品说明书进行。

图 3. 自动化建库+杂交捕获测序流程

表 1. 建库和捕获试剂

应用表现

自动化文库构建

与手动文库构建相比，自动化最大的优势在于高通量和稳定性。实验结果显示，在相同参数下，自动化文库构建的产量与手动相比并无显著差异。96 孔板上每列（8 个文库）的产出的 CV 值在 5.04% ~ 11.26%，与手动操作 4 个文库构建时的 2.15% ~ 13.58% 相近，构建 96 个文库的产出的整体 CV 值为 9.54%，均在可控范围内（图 4）。文库的插入片段大小均在 250 bp 左右，与试剂盒说明书推荐参数一致（图 5） 。

图 4. 自动化与手动文库构建产出对比

图 5. 自动化构建的文库插入片段

注：96 个文库中随机选取 12 个文库，使用 Qseq 进行检测。

更多的实验结果显示，自动化文库构建 4 个批次，每批次 96 个文库的产出较为一致，批次内稳定性和批次间重复性均较好（图 6）。

图 6. 自动化不同批次间文库构建产出差异

杂交捕获

杂交捕获实验耗时较长且涉及试剂繁多，包括生物素捕获探针、封阻序列、杂交试剂和梯度洗脱试剂等，也易手动操作影响。将文库混合杂交，即可降低成本，也能减弱操作对文库杂交一致性的影响。168 个自动化构建的 DNA 文库，分别进行每批次 24 个单杂捕获文库，24 个混杂捕获文库（12 个 4 杂和 12 个 8 杂）实验。结果显示，不同混杂方式构建的捕获文库产出基本保持一致（注：此处文库产出结果展示以文库相对产出来体现）（图 7）。

图 7. 自动化构建杂交捕获文库相对产出

从捕获数据有效性来看，不同混杂方式构建的捕获文库，测序数据质量 Q30 均值分别为 ~93.42%、~92.68%、~93.29%；比对率(Mappability) 均值分别为 ~99.77%、~99.92%、~99.84%；中靶率 (On-target) 均值分别为 ~93.2%、~92.14%、~91.01%；重复率 (Duplication) 均值分别为 ~13.06%、~11.12%、~10.65%（图 8A）。

从靶区域覆盖均一性来看，不同混杂方式构建的捕获文库，0.2x mean 均值分别为 ~99.50%、~99.37%、~99.25%；0.5x mean 均值分别为 ~93.12%、~91.37%、~90.96%；1x mean 均值分别为 ~49.03%、~49.27%、~49.13%；Fold 80 均值分别为 ~1.44、~1.49、~1.50（图 8B）。

从数据利用率来看，不同混杂方式构建的捕获文库，每 10 M read 测序深度均值可分别达到 ~2.81、~2.85、~2.65（图 8C）。

从插入片段大小和 GC 偏好性来看，不同混杂方式构建的捕获文库，表现均一致且稳定（图 9、10 和 11）。

图 8. 自动化平台不同混杂方式的捕获表现

图 9. 单杂插入片段大小和 GC 偏好性

图 10. 4 杂插入片段大小和 GC 偏好性

图 11. 8 杂插入片段大小和 GC 偏好性

这些测试结果表明，高通量自动化样本制备系统 NadAuto-96 可一次性完成最多 96 个样本的自动化建库，或一次性完成至少 24 个杂交捕获反应。在完全适配纳昂达靶向捕获测序整体解决方案前提下，与手动并无显著差异，测序结果的中靶率、覆盖百分比以及 Fold 80 等参数均展现出稳定且优异的性能。自动化仪器的使用可降低人工成本的同时提高通量，可为后续测序应用提供更优的文库构建方案。

纳昂达研发的高通量自动化样本制备系统预计 7 月份正式上市，年内完成第二类医疗器械的注册审批。未来，我们将进一步深耕靶向测序领域，为诊断领域客户提供全面的肿瘤、遗传病、病原微生物的测序闭环解决方案。

进一步了解产品详情，请联系纳昂达当地销售或邮件发送至 sales@njnad.com。

纳昂达科技

纳昂达科技 成立于 2011 年，秉承 “Nano Trans More ”的核心理念和 “靶向精准，用心服务诊断”的奋斗宗旨，致力于为科研院校、医疗机构、临检单位、产业公司、测序服务商等提供专业化和高质量的靶向测序产品与闭环解决方案。

公司深耕精准靶向领域，目前拥有 MGI 和 Illumina 双测序平台多款文库构建试剂盒和全套液相杂交试剂产品。明星产品还包括全外显子 Panel、泛实体瘤和血液肿瘤 Panel 以及呼吸道病毒 Panel 等，并提供全面完善的双平台捕获探针定制化服务。

面积 > 2,000 平米的高通量测序研发中心和 > 2,500平米的GMP级别（YY/T0287-2017idt ISO13485:2016）体外诊断试剂生产基地为产品创新与生产质量保驾护航。纳昂达的销售网络覆盖全国并已外延至海外地区。

公司将与客户共成长，对客户的需求全力以赴，为全球用户提供靶向测序解决方案和 IVD 试剂原料。

Nanodigmbio

微信公众号 | nanodigmbiotech