MGI vs Illumina，哪个 μCaler® 才是你的菜？

01 背景

基于液相杂交捕获的靶向测序，通过捕获基因组的特定区域，有助于以更低成本达到更高的测序深度，由此实现更高的检测特异性和灵敏度。然而，传统杂交捕获实验不仅流程耗时长、操作复杂，受人员操作影响较大，而且对较小区域的捕获效率也不高，在一定程度上限制了其在强调时效性和成本敏感的应用场景，如 MRD 检测。

为克服上述局限性，纳昂达推出独家专利的 μCaler^® 技术，采用基于“共轭效应”原理的探针设计，使得探针结合更为牢固，特异性更高。这种方法操作流程上也更为简易，2.5 小时内即可完成全部的杂交捕获流程。μCaler^® Panel 系列搭配 μCaler^® Hybrid Capture Reagents v2 和 μCaler^® NanoBlockers 系列构成完整的液相杂交捕获体系，并支持 MGI 和 Illumina 主流测序平台完整的杂交捕获解决方案。

 

02方案简介

纳昂达全球首创的 μCaler^® 杂交捕获富集系统，这一自主创新性方案采用了独家专利的 μCaler^® 技术，旨在为用户提供精准、稳定、高效、快速、简单的杂交捕获测序的全新体验。

 

图 1. μCaler® 杂交捕获全流程

 

2.1 Illumina 平台

μCaler^® NanoBlockers (for Illumina®) 是一款针对 μCaler^® 杂交捕获试剂优化，适用于 Illumina 测序平台的通用封阻序列。该产品搭配 μCaler^® Hybrid Capture Reagents 可更好地与 Illumina 测序平台文库的接头序列结合，降低接头间的非特异性结合，提高中靶率、增加数据利用率。μCaler^® NanoBlockers (for Illumina^®) 可用于封闭含单端或双端、6 nt 、8 nt 或 10 nt 标签的接头文库。

 

2.2 MGI 平台

μCaler^® NanoBlockers (for MGI, DI) 是针对 MGI 平台双端唯一标签接头文库设计的封阻序列，其可以有效避免捕获过程中不同文库分子接头序列之间的相互连接，从而提高捕获的特异性，减少数据浪费。该产品与 μCaler^® Hybrid Capture Reagents 搭配使用，可以实现更精确的杂交捕获，提高数据的可靠性和稳定性，降低数据的浪费。

 

2.3 μCaler^® 杂交捕获整体解决方案

纳昂达针对主流测序平台：MGI 和 Illumina 已推出经验证的实体瘤 MRD 检测、血液肿瘤 MRD 检测、病原微生物检测、常见癌症热点突变检测、DNA 甲基化检测等系列解决方案，全矩阵产品信息具体如下表：

表 1. μCaler^® 杂交捕获全矩阵解决方案

 

 

03 产品表现

3.1 双测序平台稳定一致捕获

为了评估 MGI 与 Illumina 平台捕获表现的一致性，我们在双测序平台进行了多次对比测试。结果显示它们在捕获数据比对率、中靶率、覆盖均一性等方面均表现一致 (图 2.)。

 

 

 

图 2. μCaler^® 在双测序平台的捕获表现。人类基因组 DNA (Promega-male, G1471) 超声打断后，使用 NadPrep^®️ DNA Library Preparation Kit/Module (for Illumina®️/for MGI) 进行预文库构建，500 ng/预文库投入，以 7.5 Kb Panel 分别搭配 μCaler^® NanoBlockers (for Illumina^®) 与 μCaler^® NanoBlockers (for MGI, DI) 完成杂交捕获。利用 BWA 比对到参考基因组 hg19，On-target 按照 reads 数计算。A. 捕获数据比对率与中靶率； B.靶区域覆盖度；C. Fold 80 碱基罚分。

注：测序模式分别为 Illumina Novaseq 6000, PE 150 和 DNBSEQ-T7, PE 150。

 

3.2 稳定优异的捕获表现

产品的稳定表现不仅能为用户提供最佳的使用体验，同时也能够减少数据浪费、降低测序成本。使用稳定性高的试剂可以最大限度的节省人力、高效精准地完成检测任务；反之，由不稳定带来的复测则会导致时间与人力成本增加。

当使用不同大小和类型的 Panel 完成杂交捕获后，它们的数据比对率均能达到 99% 以上，中靶率也保持在 60% 以上；在靶区域覆盖度表现方面，0.2x mean 可以达到 99% 以上，且同一 Panel 不同重复之间表现出较高的稳定性。

 

 

图 3. μCaler^® 对不同大小 Panel 的稳定捕获表现。人类基因组 DNA (Promega-male, G1471) 超声打断后，利用 NadPrep^®️ DNA Library Preparation Module (for MGI) 搭配 NadPrep^®️ Universal Adapter (MDI) Module (for MGI) 进行预文库构建；500 ng/预文库投入，使用 5 Kb-42.5 Kb 三种不同大小的 Panel，参照 μCaler^® 杂交捕获指南完成杂交捕获。A. 捕获数据比对率和中靶率； B. 靶区域覆盖度。

注：测序模式为 DNBSEQ-T7, PE 150。

 

3.3 支持灵活的杂交时间

相较于传统液相杂交捕获技术，μCaler^® 技术中探针不仅能与靶区域结合，探针之间还存在“手拉手”式的共轭效应，从而使得杂交时间可大幅缩短。Illumina 平台的测试结果显示，不同杂交时间的 μCaler 捕获系统均表现稳定。为验证其在 MGI 平台的表现，我们进行了 1 hr、2 hr 和 16 hr 不同杂交时间的测试。结果显示，MGI 平台不同杂交时间的捕获表现基本一致，杂交时间在 1 hr 以上可获得较好的数据表现。这表明 μCaler 杂交捕获系统在杂交时间方面具有灵活性，能够在较短的时间内实现可靠的杂交效果；可在提高实验效率的同时，保证数据的稳定性和质量。

 

 

图 4. μCaler^® 支持不同杂交捕获时长。人类基因组 DNA (Promega-male, G1471) 超声打断后，使用NadPrep^®️ 血浆游离 DNA 双端分子标签文库构建试剂盒 (for MGI) 完成预文库构建，分别以7.5 Kb 和 25 Kb Panel 参照 μCaler^® 杂交捕获指南完成杂交捕获。A. 7.5 Kb Panel 不同杂交时长的捕获表现；B. 25 Kb Panel不同杂交时长的捕获表现。

注：测序模式为 DNBSEQ-T7, PE 150。

 

3.4 支持多文库混合杂交

在液相杂交捕获中，多文库混合杂交表现是评估试剂性能的重要标准之一。混合杂交不仅可以降低试剂成本，而且能够缩短实验时长，节约时间成本。2 款不同大小 Panel (7.5 Kb 和 25 Kb) 对 500 ng/单文库 (1-plex)、3,000 ng/6 文库 (6-Plex，500 ng/文库) 结果显示，在 6 文库混合杂交方案下，其表现与单文库杂交没有明显的差异，仍具有稳定的性能。这表明 μCaler^® 杂交捕获系统应用于 MGI 平台支持 500 ng-3000 ng 的文库投入量。

 

 

图 5. μCaler^® 支持 500 ng-3000 ng 的文库投入量。A. 7.5 Kb Panel 不同杂交方案表现；B. 25 Kb Panel 不同杂交方案表现。

 

3.5 AML MRD 检测

μCaler^® 杂交捕获系统的主要应用方向之一为微小残留病灶 (Minimal Residual Disease, MRD)。对于 Illumina 平台我们已推出了实体瘤 MRD 解决方案及 AML MRD 全流程解决方案。我们分别使用人类基因组 DNA (Promega-male, G1471)、血液肿瘤 gDNA 质控品 (LDT Bioscience, LDT-831B) 和临床真实样本参照 μCaler^® AML MRD 全流程解决方案进行了测试。如图 6. 所示，在基础质控方面，3 种不同样本在数据比对率、中靶率、靶区域覆盖度等方面均有优秀一致的表现；对于血液肿瘤 gDNA 质控品，所有突变位点均可稳定检出；对于真实样本，MGI 平台与 Illumina 平台具有一致的检出频率。

 

 

 

 

 

 

图 6. μCaler^® AML MRD 全流程解决方案在 MGI 平台的性能表现。A. 捕获数据比对率； B.中靶率； C. 靶区域覆盖度； D. 血液肿瘤质控品变异位点分析； E & F. 临床真实样本在双测序平台的检出频率与第三方检测结果的一致性。

注：测序模式为 DNBSEQ-T7, PE 150 和 Illumina Novaseq 6000, PE 150。

 

3.6 热点突变检测

对于肿瘤突变“热点”区域，纳昂达此前推出了涉及致癌和肿瘤抑制相关的 49 个热点突变基因的 μCaler^® Hotspot Panel v1.0 (新品上线 | 基于 μCaler 杂交捕获富集系统的热点突变检测 Panel 重磅问世！)；该 Panel 在 Illumina 平台上同样具有出色的性能表现。在此，我们使用 OncoOne 泛肿瘤 gDNA 标准品 (LDT Bioscience，LDT900) 验证其在 MGI 平台的性能表现。如图 7. 所示，捕获数据比对率、中靶率及靶区域覆盖度均表现稳定。对于阴性质控品，均未检测到突变信息，阳性质控品突变位点及变异频率检出与标准品理论值基本一致。

 

 

图 7. μCaler^® HotSpot Panel v1.0 在 MGI 平台的性能表现。利用 NadPrep^® EZ DNA Library Preparation Module v2 构建预文库，以 μCaler^® HotSpot Panel v1.0 完成杂交捕获，Vardict 1.5.1 进行变异分析。 A. 基本捕获质控参数； B. 捕获数据中变异频率与标准品频率的检出情况。

注：测序模式为 DNBSEQ-T7, PE150。

 

04 总结

作为一种全球首创的杂交捕获方法，μCaler^® 杂交捕获富集系统在 MGI 和 Illumina 主流测序平台捕获小 Panel 时表现稳定优异，支持灵活的杂交时间和文库杂交模式。目前纳昂达已开发出 μCaler^® 技术多个应用方向并提供整体解决方案，包括 MRD 检测、病原微生物检测、DNA 甲基化检测等，以期在辅助诊断领域做出贡献。