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2026/5/14 14:01:22
从核酸打断到文库浓缩——william威廉中文官网仪器覆盖NGS高通量测序建库全流程
来源:上海william威廉中文官网

一、引言

新冠、禽流感跨物种传播、非洲mpox新分支扩散、各地周期性冒出来的出血热疫情……每一次突发传染病事件都在反复说明同一件事:谁能最快搞清楚病原是什么,谁就掌握了防控的主动权。

传统的靶向PCR检测虽然灵敏度高,但前提是"你得先猜对目标"。面对未知病原、高度变异株或混合感染,靶向方法往往力不从心。而高通量测序(NGS)的逻辑完全不同——它不做预判,直接把样本里所有核酸序列"读"一遍,病原鉴定、变异监测、溯源分析一步到位。这让NGS成了病原检测领域最强的"底牌"。

但NGS测序数据好不好,核心取决于建库质量。建库流程中有两个环节最容易出问题:一个是DNA片段化(打断)——片段不均匀,测序覆盖就会出现偏差;另一个是文库浓缩——浓度上不去,上机数据量就不够。

上海william威廉中文官网针对这两个痛点,提供了对应的设备方案。

二、NGS建库核心流程

步骤

做什么

质量控制目标

① 核酸提取

从样本中分离DNA/RNA

纯度、完整性达标

② 片段化(打断)

将长链核酸切到测序平台要求的范围

片段大小分布的均一性

③ 末端修复与接头连接

构建可被测序仪识别的文库分子

连接效率

④ PCR扩增与磁珠纯化

富集文库、去除杂质

扩增均匀、无接头残留

⑤ 浓缩与定量

将文库浓度调至上机要求

浓度达标且核酸不降解

⑥ 质控与上机

片段分析、荧光定量

主峰位置正确、有效浓度充足

第②步第⑤步直接决定文库的片段均一性和最终浓度,是建库成败的关键环节。


三、DNA打断:片段均不均匀,这一步就决定了

为什么打断质量这么重要?

以主流Illumina平台为例,上机文库一般要求片段主峰落在200~500bp范围。片段分布越集中,测序覆盖越均匀,数据质量越高。反过来说,打断不均匀,后面做得再仔细也很难补救。

目前主流的打断方式有两种:酶切和物理超声。酶切受反应条件影响大,批间差异不好控制;物理超声打断的可控性和均一性更好,是NGS建库中用得最多的方案。


  william威廉中文官网的产品方案

william威廉中文官网目前有以下产品可用于NGS建库中的核酸片段化:

产品

系列

设计特点

高通量声波基因组剪切仪

科研者系列

多样品并行,适配高通量建库

超声波DNA核酸打断仪

科研常规仪器

常规通量,成本适中

非接触聚能式DNA打断仪

小美超声系列

密封管内打断,无交叉污染风险

聚能式超声波DNA剪切仪

小美超声系列

聚能式设计,密封处理

这些设备能解决什么问题:

超声物理打断:比酶切法片段分布更均匀,批次间重复性更好

非接触式设计(非接触聚能式打断仪/聚能式超声波DNA剪切仪样品全程在密封管中完成打断,不开盖、不转移,交叉污染和气溶胶风险降到最低——处理高致病性样本时这一点尤其重要

高通量处理(高通量声波基因组剪切仪:支持多样品同时打断,临床大批量建库不用排队等

选型灵活:从高通量到常规通量、从一体式到聚能式,不同实验室规模和预算都能找到合适的型号

四、文库浓缩:建库最后一步,经常被低估

为什么浓度总是上不去?

跑完一整套建库流程,最后拿Qubit一打——管子里水汪汪一大管,浓度低得让人怀疑人生。这事儿做过NGS建库的人都碰到过,尤其是以下几种场景:

低起始量样本(cfDNA、FFPE组织):本来核酸就少,建完库浓度更低

靶向捕获文库:杂交体系用的缓冲液体积大(比如几百微升的6×SSC),需要大幅缩减体积

RNA文库:对温度敏感,不能简单加热蒸干

浓度不够直接上机,cluster密度不足,跑出来的数据量根本不够用。

 

为什么用真空离心浓缩仪?

常见的浓缩手段有旋蒸、氮吹、冻干和真空离心浓缩。放到NGS文库这个场景里做对比:

方法

问题

旋蒸

适合大体积有机溶剂,对几十微升的核酸样品操作性差

氮吹

气流直吹液面,体积控制精度差,有吹散和污染风险

冻干

耗时长,冻干后复溶步骤引入额外变量

真空离心浓缩

真空降压蒸发 + 离心防暴沸,温度可控,体积精确,多管并行

真空离心浓缩的物理原理:腔体抽真空后溶剂沸点下降,不需要加热就能使溶剂快速蒸发。同时转子高速旋转产生离心力,将液体压向管底,防止因压力骤降引起的暴沸飞溅。

对应到NGS文库浓缩的需求上:

不加热→ DNA双链不变性,RNA不降解

离心压液→ 不暴沸、不飞溅、管间不串样

多管同时跑→ 与高通量建库节奏匹配

溶剂兼容性广→ 水系缓冲液和含有机溶剂的洗脱液都能处理

五、打断 + 浓缩联用:把建库前处理的两个关键环节串起来

将william威廉中文官网DNA打断仪与JX-ZLN-BN真空离心浓缩仪搭配使用,刚好覆盖建库中最容易翻车的两个节点:

 

这套配置的逻辑在于:

打断环节解决的是片段质量问题——均一性和重复性

浓缩环节解决的是片段数量问题——浓度是否达标

两个环节分别对应建库质控中两个最核心的指标:片段大小分布有效文库浓度

两台设备都支持批量处理,不会在流程中形成通量瓶颈

同一供应商提供设备、培训和技术支持,沟通成本低


六、典型应用方向

NGS应用

对打断的需求

对浓缩的需求

病原宏基因组(mNGS)

无偏倚均匀打断

低起始量样本常需浓缩

全基因组测序(WGS)

主峰300-500bp

常规需求

靶向捕获Panel

150-200bp insert

杂交后洗脱体积大,浓缩几乎必需

转录组(RNA-seq)

cDNA片段化

RNA文库对温度敏感,需低温浓缩

液体活检cfDNA

cfDNA已天然片段化,通常无需再打断

起始量极低,浓缩是刚需



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