在现代生命科学的广袤领域中，NGS（Next-Generation Sequencing，下一代测序）技术宛如一颗璀璨的明星，正引领着我们对基因世界的深入探索。NGS 技术的强大之处不仅在于其高通量和高准确性，更在于它为我们开启了一扇通向基因奥秘的大门，使我们能够以前所未有的规模和精度解读生命的密码。

图1

整体的过程如图1所示，大体上分为核酸提取，文库构建和上机、分析。核酸提取大家都比较熟悉，我们经常接触的DNA提取、RNA提取都属于这一类的。上机、分析主要是文库构建完成后用测序平台进行测序，测序完成后使用生信的方法对得到的测序数据进行分析，也就是得到结果的部分，目前国内主流的测序平台有2家，Illumina公司基于Solexa的测序平台和华大智造基于DNB的测序平台。文库构建的作用简单来说就是连接核酸提取和测序平台，把核酸转化成测序仪器能识别的形式。

NGS文库构建的方式有很多，其中DNA 建库是 NGS 流程中的关键环节之一。根据原理进行分类，常见的DNA建库方法有片段化酶法DNA建库，机械打断法DNA建库，转座酶（Tn5）法DNA建库。其中片段化酶法DNA建库和机械打断法DNA建库主要的区别在于前期片段化DNA的方法不同，我们今天主要就这两种方法的原理、优势及应用场景，跟大家做一个分享。

图2

片段化酶法建库：

基本原理：片段化酶法依赖于特定的核酸内切酶或外切酶。这些酶能够识别 DNA 分子上的特定碱基序列，并在这些位点进行切割，从而产生特定长度的片段。通过选择不同的酶和不同的孵育时间，可以精确地调控所产生片段的大小。

优势：

●   能够实现对片段大小的高度精确控制，满足特定研究需求。

●   对 DNA 分子的损伤相对较小，保持了较高的完整性。

●   操作体验好，酶反应条件相对温和，可重复性较好。

劣势：

●   酶的成本相对较高，可能增加实验成本。

●   需要对酶的活性和特异性进行严格的控制和验证。

●   可选择的酶种类有限，在某些情况下可能限制了片段大小的灵活性。

常见应用场景：

●   在一些需要精确控制片段大小的基因测序项目中，如特定基因区域的深度测序，片段化酶法能够确保获得高质量的数据。

●   对于一些对 DNA 完整性要求较高的研究，如珍贵样本或稀有样本的分析，片段化酶法可以更好地保护样本的质量。

●   在一些需要对 DNA 片段进行特定修饰或标记的实验中，片段化酶法可以与其他技术相结合，实现更复杂的实验设计。

机械打断法 DNA 建库：

基本原理：机械打断法是利用物理手段，通常是超声破碎技术来打断 DNA 分子。超声产生的声波能量使 DNA 分子在随机位置发生断裂，从而形成大小不一的片段。通过调节超声的强度、时间和频率等参数，可以在一定程度上控制所产生片段的大小范围。

优势：

●   操作相对简单直接，不需要复杂的酶反应体系。

●   可以获得较为广泛的片段大小分布，适用于不同的测序需求。

●   对一些难以通过酶法处理的特殊 DNA 样本也能适用。

劣势：

●   超声过程可能会对 DNA 分子造成一定程度的损伤，影响后续分析的准确性。

●   较难精确控制片段的具体大小，可能存在一定的随机性。

●   对操作人员的经验和技巧有一定要求，以确保获得合适的片段分布。

常见应用场景：

●   在全基因组测序项目中，机械打断法可以快速生成大量的 DNA 片段，为全面了解基因组信息提供基础。

●   对于一些对片段大小要求不十分严格的研究，如宏基因组学研究等，机械打断法能够满足基本需求。

●   在一些大规模的筛查项目中，机械打断法的高效性使其成为一种可行的选择。

全式金生物作为国产生物试剂原料供应商，致力于为客户提供优质的产品和服务，提供片段化酶法、机械打断法DNA建库和转座酶（Tn5）法DNA建库试剂盒，适配Illumina和MGI两大测序平台。

转座酶（Tn5）法DNA建库：

与传统文库构建的DNA片段化、末端修复加A、接头连接、文库扩增流程不同，Tn5 DNA二代测序文库构建是利用Tn5转座酶将含有酶切位点的接头序列随机插入到DNA序列中，只需一步酶切即可完成片段化，接下来只需进行文库扩增，就可以上机检测。

常见应用场景

●   高通量测序（NGS）文库构建：Tn5酶因其高效的转座能力被广泛应用于高通量测序的DNA文库构建中，可以快速将DNA片段化并同时加上测序接头，简化了建库流程并减少了对样本量的需求。

●   单细胞测序技术：Tn5酶在单细胞测序中也有应用，例如单细胞转录组测序，可以提供细胞水平的遗传信息，有助于理解细胞异质性和细胞状态。

●   染色质可及性测序（ATAC-seq）：Tn5酶可用于ATAC-seq技术，通过切割染色质中的开放区域，连接上特异性的接头，用于研究基因表达调控和转录修饰等。

●   转录组测序快速建库方法（如SHERRY技术）：SHERRY技术是一种基于Tn5转座酶的转录组测序快速建库方法，可以简化RNA建库过程，减少操作步骤和时间。

●   单细胞多模态组学技术：例如ISSAAC-seq技术，结合了ATAC-seq和RNA-seq，可以在同一细胞内同时检测染色质可及性和基因表达。

●   长片段测序：Tn5酶也被应用于长片段测序技术，如stLFR (single-tubes long fragment reads)，用于获得更长的DNA序列信息。

●   转录组测序：Tn5转座酶被用于转录组测序，例如TRACE-seq技术，可以研究基因表达和调控网络。

●   CUT&Tag：这是一种利用Tn5转座酶的表观遗传学技术，用于研究蛋白质-DNA相互作用和染色质修饰。

全式金生物作为国产生物试剂原料供应商，致力于为客户提供优质的产品和服务，在DNA 建库领域，我们提供的Tn5 DNA 建库试剂盒，利用Tn5转座的稳定性高、随机性好的特点，高效的完成DNA接头连接，此方法已申请专利（专利名称：一种环状转座子复合物及其应用）。我们准备了起始样本起始量为50ng、5ng和1ng的试剂盒供大家选择，为科学研究和技术应用提供强有力的支持。

通过这些技术，研究人员可以更深入地探索基因功能、调控机制以及细胞的复杂性。不同建库技术都有其独特的地位和应用场景。研究人员需要根据具体的研究目的、样本特点和实验要求，选择合适的建库方法来获得最佳的实验结果。随着技术的不断发展和创新，建库方法也在不断改进和完善，为 NGS 技术在生命科学领域的广泛应用提供了坚实的基础。

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●   文库产量高，测序数据质量高。

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●   操作体验好：酶切条件相对宽泛，加样过程可置于常温（不超过10 min）。

●   操控灵活：仅需调整酶切时间，即可得到不同的片段大小。

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