随着 NGS 技术在科研和临床领域的广泛应用,实验室对于自动化、稳定性、高效性和安全性的要求不断提升。尽管 NGS 自动化工作站已大幅提升了实验室效能,但其全生态构建仍有进一步优化的空间。目前,纳昂达已构建覆盖 NGS 自动化应用的多元生态体系,产品涵盖硬件设备、控制软件、专用耗材、板式试剂与应用脚本等,全面满足 NGS 自动化应用的个性化使用需求。其中,NadAuto 系列自动化工作站可灵活适配多种应用场景与通量需求,支持智能联机协作,助力实验室实现更高水平的自动化集成。
此外,纳昂达深度洞察 NGS 自动化应用的核心痛点,从多重角度出发,专为 NadAuto 系列自动化工作站量身打造了预装板式试剂,彻底摒弃了传统的原管逐管上机和繁琐的分装步骤,极大地简化了手动摆放和移液操作,进一步保障自动化流程的高效稳定运行。
01 预装板式试剂:专为自动化而生
1.1 效率革命
基于 NadAuto 系列自动化工作站内置的标准化应用脚本,纳昂达对不同样本通量的板式试剂与管式试剂进行了多维度效能对比分析。如表 1. 所示 (以快速 DNA 酶切文库构建板式试剂盒为例),板式试剂在减少人为干预、缩短试剂分装和耗材摆放耗时等方面具有显著优势。具体而言,相较于管式试剂,板式试剂将“人工操作步骤”减少了 75% ~ 87%,“试剂分装耗时”节约了 83% ~85%,“耗材摆放耗时”也缩短了 80%,从而全面提升了 NGS 自动化建库的效能,释放约 80% 的人力。
表 1. 板式试剂与管式试剂效能对比。
1.2 无损兼容
反应组分精确校准并预装于 96 孔板中,无需逐管分装,最快 90 秒即可完成试剂加载,同时可避免使用端产生任何试剂损耗。
板材原位匹配主流自动化工作站配置的 96 孔板适配器和移板抓手,无需任何硬件改造或应用脚本调整,真正实现“即拆即用”。
02 稳定可靠:极端条件下的性能坚守
本文选取纳昂达板式试剂盒:NadPrep® 快速 DNA 酶切文库构建板式试剂盒和 NadPrep® DNA 文库构建板式试剂盒分别进行冻融稳定性和加速稳定性测试。
2.1 10 次反复冻融,无惧温度考验
NadPrep® 系列 DNA 文库构建板式试剂盒经过反复冻融 0 次、5 次和 10 次后,与起始点 (C0) 相比,在文库产出、捕获数据比对率和中靶率,靶区域覆盖度和平均测序深度等性能指标上基本保持一致 (图 1.)。
图 1. NadPrep® 系列 DNA 文库构建板式试剂盒冻融稳定性测试表现。A. 文库产出;B. 捕获数据比对率和中靶率;C. 靶区域覆盖度;D. 平均测序深度。50 ng 人类基因组 gDNA (Promega, G1521) 利用 NadPrep® 系列 DNA 文库构建板式试剂盒构建预文库,扩增 6 个循环。500 ng/预文库投入杂交,以 NadPrep® Hybrid Capture Reagents 和 NanOnco Plus Panel v3.0 (2.4 Mb,实体瘤大 Panel) 完成杂交捕获。测序模式为 Novaseq 6000,PE150,随机选取 2 M reads pair 进行数据分析。利用 BWA 比对到参考基因组 hg19,按照 reads 数计算。
注:EZ DNA Lib 和 DNA Lib Prep 分别为 NadPrep® 快速 DNA 酶切文库构建板式试剂盒和 NadPrep® DNA 文库构建板式试剂盒。
2.2 14 天 4℃ 存储,无惧运输挑战
NadPrep® 系列 DNA 文库构建板式试剂盒于 4℃ 下放置 0 天、7 天和 14 天后,与起始点 (C0) 相比,在文库产出、捕获数据比对率和中靶率、靶区域覆盖度和平均测序深度等性能指标上基本保持一致 (图 2.)。
图 2. NadPrep
03 板式 vs. 管式:旗鼓相当,优质保障
为了真实反映板式试剂与传统管装试剂在 NGS 建库流程中的实际性能,纳昂达分别评估了两者在预文库产出和杂交捕获效率方面的表现。
3.1 文库产出稳定优异
以 50 ng 人类基因组 DNA 标准品 (Promega,G1521) 为起始样本,利用 NadPrep® 系列 DNA 文库构建板式试剂盒与管式试剂盒分别进行预文库构建,设定扩增循环数为 6。对比结果显示,无论试剂包装形式如何,文库产量均达到预期指标,且产出水平基本一致 (图 3.),充分验证了板式试剂在高效稳定产出方面与管式试剂的等效性。
图 3. NadPrep® 系列 DNA 文库构建板式试剂盒与管式试剂盒在预文库产出上表现基本一致。A. NadPrep® 快速 DNA 酶切文库构建试剂盒 (Tube & Plate);B. NadPrep® DNA 文库构建试剂盒 (Tube & Plate)。
3.2 捕获效率稳定高效
随后,以 500 ng/预文库投入杂交,采用 NadPrep® Hybrid Capture Reagents 和 NanOnco Plus Panel v3.0 进行杂交捕获。测序数据显示,板式与管式试剂在捕获数据的比对率、中靶率、靶区域覆盖度以及平均测序深度等关键性能指标上表现基本一致 (图 4 & 5. A-B),表明两种包装形式的试剂均能保证优异的捕获效率。唯一区别体现在 GC 偏好性的细微波动上,且均在预期范围之内 (图 4 & 5. C)。
图 4. NadPrep® 快速 DNA 酶切文库构建板式试剂盒与管式试剂盒的捕获表现基本一致。A. 捕获数据比对率、中靶率和靶区域覆盖度;B. 平均测序深度;C. GC 偏好性。
图 5. NadPrep® DNA 文库构建板式试剂盒与管式试剂盒的捕获表现基本一致。A. 捕获数据比对率、中靶率和靶区域覆盖度;B. 平均测序深度;C. GC 偏好性。
04 总结
纳昂达推出的自动化专属预装板式试剂,着眼于自动化应用场景下的核心痛点,通过将反应组分精准预装于标准 96 孔板中,实现了“即拆即用”,不仅将前期试剂准备时间从数 10 min 压缩至 90 sec 内,也避免了管式试剂分装过程中可能产生的量程误差和样本 Index 交叉污染风险。
更为重要的是,纳昂达针对板式试剂的冻融稳定性和加速稳定性进行了系统验证,结果表明,其在多次冻融循环以及 4℃ 下 14 天加速老化条件下,其文库产出、比对率、中靶率、靶区域覆盖度和平均测序深度等关键指标均未见显著波动,充分证明了板式试剂组分的稳定性和可靠性。另一方面,与传统管式试剂平行对比实验也显示,板式试剂在文库产量与捕获效率上与管式试剂不分伯仲,却在减少 75% ~ 87% 的人为步骤、节省 83% ~ 85% 的分装时间以及缩短 80% 的耗材摆放时间方面优势明显,大幅提升了 NGS 自动化建库的整体效能。
综上所述,结合 NadAuto 系列全自动化工作站、专为自动化优化的预装板式试剂以及内置验证优化的标准化应用脚本,用户不仅可以实现更快、更稳定、更精准的 NGS 建库,还能显著延长无人值守持续运行时间、降低人力成本并保障数据质量,从而为 NGS 全自动化应用提供真正意义上的一站式解决方案,成为驱动精准医疗产业升级的核心力量。