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(chǎn)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）。總體來說，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(chǎn)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?？蓪θ魏挝锓N、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(chǎn)物，經(jīng)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(nóng)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(jīng)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(chǎn)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。