用户分享 | 如何利用标准品对自动化平台进行质量控制和性能验证?

2022-09-27 17:34:51, 共享未来的深圳华大智造科技有限公司

据不完全统计，研究结果的不可重复性可能会造成巨大的资源浪费。这一问题在高通量组学技术的研究中同样存在。面临不同实验室、不同平台以及不同计算流程等因素引发的不可重复性危机，究竟如何解决这个问题？是否有通用的方法对自动化平台进行严谨的质量控制和性能验证？

对此，复旦大学生命科学学院郑媛婷教授在9月19日华大智造线上用户分享会（建库仪专场）中给出了引入标准物质的方法。其所在团队从2016年开始，在石乐明教授的带领下，与中国计量科学研究院、卫健委临检中心，以及MAQC Society等机构展开合作，联合研制并开发了一套基于中国人群遗传背景的多组学标准物质，即中华家系1号标准品，能够用于多组学基因检测结果可靠性的定量评估。

通过引入标准物质，郑教授为科研人员介绍了一种能够对实验室、仪器、试剂和操作人员的表现性能进行客观评估的方法，并跟大家分享了3个真实的应用案例。标准物质的引入有助于系统性和流程性问题的发现和规避，保证了科学研究结果的严谨性和可重复性，从而使得实验室自动化设备能够更加精准地助力科研实验的每一步。

案例1

应用标准物质对自动化技术平台进行系统性构建和验证

进行标准化、大规模的数据生产时，为获得更好的数据质量，在引进自动化建库平台的初始阶段可以应用标准物质进行验证。具体方法如下：以手工建库结果为参照，用标准物质进行Trouble Shooting排查工作，即每一次先让自动化工作站运行一步，然后接着把后面的步骤用手工来完成，通过调整每一步的自动化工作站运行参数，将自动化技术平台的完整流程及相关性能提到最优。当跨批次的检出数、定量一致性和差异表达基因的一致性等评价指标达到合理范围时，可以认为自动化建库平台的性能验证是合格的，能够用于后续的大批量研究。

郑教授表示：“我们团队目前采用的自动化工作站是华大智造的MGISP-960，每轮最多可以完成96个样本的自动化建库，我们在最初的性能验证环节一般会在每轮的96个样本里加4-8个标准物质作为一个批次，从而能够实现对检测结果的精准监控。”

案例2

通过引入标准物质发现自动化工作站抽提步骤中的板位效应

在使用某品牌自动化工作站的过程中，研究团队用相同样本在多孔板上进行自动化血浆抽提，发现：抽提后的血浆浓度随着板位出现明显的负相关递减效应。通过引入标准物质作为比较基础，证实了确实存在这种效应，郑教授所在团队将其称之为“板位效应”。

经过Trouble Shooting排查后得到：在核酸抽提的最后一步，即孵育和洗脱的过程中，先放入在板位上的样本孵育时间相对较长，后放入到板位上的样本孵育时间相对较短，造成了梯度递减的抽提效率。结合上述分析，最终通过调整自动化工作站的孵育时间参数避免了板位效应对实验结果的影响。

案例3

通过标准物质对大队列研究中的批次效应进行监测

研究表明，在对自动化设备和仪器的所有相关性能都进行验证之后，同样需要用标准物质对大队列研究中的批次问题进行监控。研究团队在对人全血转录组检测结果的分析中，采用中华家系1号的标准物质对不同批次的样本结果进行监测，若呈现出良好的样本聚类结果，则表明真实研究样本数据的可靠性得到了非常好的监控。

通过3个生动的应用案例，郑教授及其所在团队为我们展示了如何利用标准物质对全流程自动化的建库平台、测序平台进行严谨的质控和验证，为高通量组学技术的全流程数据质量评估提供了一种行之有效的通用方法。随着越来越多的自动化平台在科研实验室的广泛应用，引入标准物质在一定程度上可以减少因不同厂家仪器复杂串联而引起的不可重复性危机。

同时，通过标准物质调整自动化技术平台参数的技术路线，在很大程度上确保了高通量组学技术的数据可靠性和可重复性，能够为大量组学数据的产出、分析及挖掘提供解决方案。