用户分享 | 关键自动化技术如何为大规模基因组测序提供助益？

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

“随着中国十万人基因组项目中的基础设施和关键自动化平台技术的成功搭建，目前我们的建库成功率可以做到97.85%，并且测序成功率可以达到99%以上。在华大智造超高效的自动化设备MGISP-100、MGISP-960和超高通量的基因测序仪DNBSEQ-T7的加持下，我们实验室的测序周通量可达到1400例样本及以上，能够实现从gDNA的提取到测序文库的构建以及上机测序的全流程高度自动化。”

——国家重点研发计划“中国十万人基因组计划”项目骨干成员，崔哲博士

9月19日，在华大智造举办的线上用户分享会（建库仪专场）中，崔哲博士就“中国十万人基因组”项目中关键自动化技术的成功搭建进行了分享和展示。该项目对十万中国参比人群进行了样本的获取和整合，同时基于华大智造的高通量测序仪DNBSEQ-T7，自动化样本制备系统MGISP-100、MGISP-960进行了全基组测序文库制备、测序实验和数据分析。

目前，该项目已经完成了31064个样本的全基因组测序，绘制了万分之一精度的中国人基因组变异图谱，发现了超过2.9亿个中国人基因组变异，其中有超过1.1亿个是世界上首次发现的属于中国人自己的新变异。

两大关键技术

崔哲博士在报告中提出了关于基因组大数据解析的两大关键技术，其一是建立全链条的大规模基因组计划工程技术体系，其二是研发自主可控的基因组数据解析核心算法。通过自动化的工程技术体系能够保障项目数据解析的各项任务无需大量的人工值守、自动完成，其中：测序平台主要采用了6台DNBSEQ-T7，保障了每日数据产能,测序仪每天的原始下机数据大概在57.6 TB；建库平台则主要采用了4台MGISP-100和6台MGISP-960，实现了DNA提取､均一化､文库构建的高度自动化。

同时，通过建立大规模基因组数据解析工作流引擎，以及自主可控的基因组数据解析核心算法研发，项目组实现了数据､算法､计算资源多元耦合，具有高并行性､可扩展性､可视化数据分析能力，可支持百万规模基因组计划数据解析。

全流程自动化

作为我国首个公益性大规模多组学基因测序平台、大规模基因数据分析平台，“中国十万人基因组”具备全自动的数据分析生产线和可视化的数据分析监控系统，而且搭建了大规模自动化测序实验室，可做到每年110,000样本的30X WGS，最快交付周期只需要2-3个工作日。

在大规模自动化实验室搭建过程中，“中国十万人基因组”项目成员与来自华大智造的FAS技术专家和FSE售后工程师进行了积极的沟通和严谨的探讨，对实验室方案进行了缜密的设计和验证，对相关人员进行了的专业培训、对全流程的初次跑通、脚本的优化、各操作步骤中的质控标准和每一个环节中的Trouble Shooting进行了全程跟进。

“要实现全流程的自动化，最主要的是实现各个实验步骤之间的协调和调度，实现工厂化、流水线化式的作业交付，合理设计人员、样本流转顺序、方向、等待时间等细节。”崔哲博士表示，“这样不仅可保证每组实验员操作熟练不容易出错，同时高度模块化、分工化的设计也能保证实验室的最高效率运行，实现只有样本在各实验室流转而人员不移动的高度自动化生产线。”

我们知道，文库制备是测序实验流程中非常关键的一环。华大智造的自动化样本制备系统MGISP-100和MGISP-960整合了温控模块、扩增模块、振荡模块、磁力架模块等多种功能模块，具有很高的准确性和可靠性，能够对样本进行批量处理，大大地简化了繁琐的人工操作步骤，显著提升样本处理效率，极大缩短了大批量样本的文库制备耗时，全自动化的便捷系统完全解放了操作人员，能够有效提升测序效率。

当实验室面临成百上千的样本处理量，如完成十万人基因组的测序文库制备、大规模核酸提取等，耗时的手动处理会因为样本数量大、重复性差、人工处理错误以及实验批次的不一致等因素导致更高的操作成本和更长的时间周期。崔哲博士表示：“以前一个人一天制备4到8个样本已经是极限了，现在依托于华大智造的MGISP-960，一个人照看一台机器，四个人一组就可以照看三台MGI-SP960，保证了高效的自动化建库进程，为大规模基因测序持续赋能。”