高密度芯片掃描儀Iscan是由由美國Illumina,在中國稱為因美納公司出產的一種大容量單核苷酸分型基因檢測儀器設備系統(tǒng)。單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）是指在單個的核苷酸上發(fā)生變異而引起的DNA序列多態(tài)性，多為轉換和顛換兩種。一般來說，一個 SNP 位點只有兩種等位基因，而檢測這一對等位基因類型的技術則被稱為基因分型（ genotyping）?？傮w來說，編碼區(qū)的SNP較非編碼區(qū)的少的多。編碼區(qū)SNP可分為兩種：一種是同義SNP (synonymous SNP)，即SNP引起的編碼序列改變并不影響其所翻譯的蛋白質的氨基酸序列；另一種是非同義cSNP (non-synonymous SNP)，指堿基序列的改變可使以其翻譯的蛋白質氨基酸序列發(fā)生改變。后者往往引起性狀改變、疾病發(fā)生等。

在人類基因組中大概每1000 個堿基就有一個SNP，人類基因組上的SNP總量大概是3×10E7個，構成了人類遺傳多樣性的90%。已知許多表型差異、對藥物或疾病的易感性等等都與SNP有關。大量存在的SNP位點，使我們有機會發(fā)現(xiàn)與各種疾病，包括腫瘤相關的基因；有些SNP并不直接導致疾病基因的表達，但由于它與某些疾病基因相連鎖，而成為重要的標記。SNP在基礎研究中也有很好的應用，通過分析特定染色體或基因的SNP，能夠對群體遷徙、演化等進行研究。SNP提供了一個強有力的工具，用于群體遺傳學研究（生物進化、遺傳分析） 、疾病相關基因研究（復雜疾病的易感性基因分析與基因定位） 、環(huán)境因子易感基因的檢出與病原體基因分析 、藥物基因組學（藥物開發(fā)與個體用藥）、個體識別與法醫(yī)鑒定 、生物醫(yī)藥研究（系統(tǒng)發(fā)育分析與病理分子遺傳機理闡明）等領域。

目前研究SNP的技術多種多樣，其中常用的包括測序技術、質譜分析技術、HRM技術、Taqman技術以及SNP芯片技術。今天給大家介紹下常用的昂飛和Illumina公司的SNP芯片。

Affymetrix 公司是一家專業(yè)做芯片的高科技公司，其率先開發(fā)的半導體原位光刻專利技術，是生產高密度寡核苷酸基因芯片的核心關鍵技術，該方法的賊大優(yōu)點在于用很少的步驟可合成大量的 DNA 陣列。靈活性的定制服務，位點密度高達260萬。可對任何物種、任何基因組規(guī)模和任何倍性物種進行基因分型。其SNP檢測芯片主要基于GENEChip平臺的人SNP 6.0 芯片和基于GeneTitan平臺的Axiom基因分型芯片。分為目錄芯片和定制芯片服務，提供人、牛、水牛、雞等目錄芯片，以及定制化芯片，為客戶提供多重選擇。以SNP6.0系列為例，其一半以上是無偏選擇的SNP，此外還包括有Tag SNP、線粒體SNP、性染色體SNP和重組熱點位置的SNP。

昂飛芯片檢測標準流程如下：

1）DNA樣品準備：測定DNA濃度，并統(tǒng)一調整為一致的濃度；

2）DNA擴增：將樣本DNA變性為單鏈，之后加入全基因組擴增試劑，恒溫條件下過夜孵育，擴增后的DNA總量可達初始上樣量的2000-3000倍；

3）DNA片段化：擴增后的產物，經過酶切成為片段化的DNA；

4）DNA純化：沉淀DNA片段，沉淀后的DNA在空氣中干燥后，加入雜交緩沖試劑使DNA沉淀重新溶解；

5）芯片的掃描：將處理樣品加入芯片置于掃描儀中，雜交洗滌掃描一站式服務，掃描儀獲取由熒光基團發(fā)出的熒光，并生成高分辨率的圖片。數(shù)據(jù)直接導入 ConsoleTM 軟件進行分析，從而得到每個樣本的 SNP 位點信息。

Illumina公司的 Infinium基因分型平臺和 GoldenGate基因分型平臺是目前在人類醫(yī)學以及農業(yè)研究領域應用賊為廣泛的基因分型平臺之一。這兩個基因分型平臺都采用微珠芯片分型技術，憑借其高效的數(shù)據(jù)檢出率、簡便的操作流程能同時完成數(shù)千個樣本的基因分型。在平臺硬件設施上，主要使用 iScan 掃描儀對各分型芯片進行掃描。全基因組分型芯片能夠在全基因組水平掃描基因組中的 SNP 及結構變異，并提供細胞遺傳學解決方案。定制芯片能夠有效根據(jù)研究需要挑選變異位點，并定制探針完成這些位點的基因分型。其優(yōu)勢是重復性高：①再現(xiàn)性大于 99.9%；②成功率高：平均 call rate 大于99%；③正確性好：孟德爾遺傳錯誤率小于0.1%。

Illumina基因分型芯片檢測標準流程如下：

1）DNA 樣品準備：測定 DNA 濃度，調整至一致的濃度；

2）DNA 擴增：將樣本 DNA 變性為單鏈，加入全基因組擴增試劑，恒溫條件下過夜孵育，擴增后的 DNA 總量可達初始上樣量的 2000-3000 倍；

3）DNA 片段化：擴增后的DNA經過打斷處理成為片段化的DNA；

4）DNA 純化：沉淀DNA片段，干燥后，加入雜交緩沖試劑使DNA沉淀重新溶解；

5）DNA 與芯片的雜交：將純化后的DNA 樣本與準備好的芯片雜交，置于雜交爐內反應過夜。雜交過程中，片段化DNA變性，與位點特異的探針退火結合；

6）單堿基延伸：洗去未雜交的和非特異雜交的 DNA。以捕獲到的 DNA 為模板，在芯片上進行單堿基的延伸反應，加上可檢測的標簽基團，從而區(qū)分樣本的 SNP 類型；

7）芯片包被：將反應完成的芯片表面包裹上一層粘性透明液體，放入真空環(huán)境下干燥 1 小時，從而將芯片包被，保護其信號穩(wěn)定較長的時間；

8）芯片掃描：將處理好的芯片放入iScan掃描儀中，掃描儀獲取由熒光基團發(fā)出的熒光，生成高分辨率的圖片。圖片導入軟件進行分析，得到每個樣本的SNP位點熒光信號。

標準信息分析主要包括數(shù)據(jù)質控和數(shù)據(jù)產出評估與SNP calling。數(shù)據(jù)質控分為樣品水平質控和SNP水平質控。在得到分型的原始數(shù)據(jù)之后，需要對這些原始數(shù)據(jù)進行質控，以高效我們提交給您的數(shù)據(jù)達到標準，同時也確保后續(xù)進行其他分析的數(shù)據(jù)的正確性。SNP calling主要包括SNP call rate 過濾，位點信號分布質量、哈溫平衡。

高級信息分析主要包括缺失數(shù)據(jù)處理、關聯(lián)分析等內容。根據(jù)客戶需要提供GWAS、遺傳圖譜構建、群體結構分析、群體進化分析等分析內容。