病原微生物中检测整体解决方案检测方案(基因测序仪)

MCI华大智造 MGI微生物检测华大智造整体解决方案01 02 2020.1 深圳华大智造科技有限公司MGI Tech Co.， Ltd. 服务支持 作为全球领先的基因组学研究机构华大基因旗下子公司，华大智造拥有一流的科学家和工程师团队，为您的基因测序提供从安装、测试到运行，从培训、维护到后续升级，从实验室体系建设、实验方案设计到测序数据分析等全面的技术支持，为您开启前所未有的测序之旅。 联系我们 地址：深圳市盐田区北山工业区综合楼，518083 邮箱：MGI-service@genomics.cn 网站： Www.mgitech.cn 鞋 电话：4000-966-988 官方微信 官方网站 深圳华大智造科技有限公司(简称华大智造)秉承“创新智造引领生命科技”的理念，致力于成为生命科学核心工具的缔造者，专注于生命科学与医疗健康领域仪器设备、试剂耗材等相关产品的研发、生产和销售，为精准医疗、精准农业和精准健康等国计民生的需求，提供实时(Real Time)、全景(Whole Picture)、全生命周期(Life Long)的全套生命数字化设备和系统解决方案。 华大智造成立于2016年，现有员工1000余人，其中研发人员占比40%以上，业务遍及39个国家和地区，并在全球设立多家科研和生产基地，是全球三家能自主研发并量产临床高通量基因测序仪的企业之一。 BGISEQ-500ICG-10全球首发 2015.11 2016.4.13 2016.11 华大智造成立 MGISEQ-2000和MGISEQ-200 ICG-12全球首发；华大智造携全球 首款MGIFLP模块化高通量测序工 作站亮相ICG-12 2017.11 巴西FIOCRUZ基金会联合深圳市第三人民医院、华大智造、中国科学院病原微生物与免疫重点实验室、中兴网信等四家单位签署了“中国-巴西传染病研究与预防中心合作”备忘录 DNBelab D DNBSEO E ICG-14全球首发 2019.10 华大智造MGISP-100 2019.4 自动化样本制备系统 获得NMPA认证 ? ACGGAGAATCCGACGGGTTGTTACTOSTC 【感染病找不到病因怎么办?】 病原学诊断是治疗感染性疾病的基础，由于造成感染的病原体复杂多变，常规微生物检测技术远不能满足实际需求，对感染性疾病的诊断和治疗造成极大困扰。因此，尽早进行精确的病原微生物鉴定是感染性疾病治疗至关重要的环节。 【高通量测序应用于感染病的瓶颈】 高通量测序技术可对感染性疾病在总核酸水平上进行病原微生物筛查，但由此产生的海量数据则需要依赖完善的数据库并搭配相应的分析流程才能真正实现全面的病原微生物分类鉴定。 【华大智造的整体解决方案】 华大智造基于自主研发的高通量测序平台和病原感染快速鉴定系统，开发出一套微生物检测整体解决方案，可实现在本地快速、准确、全面的对原始标本中的微生物进行分类鉴定，并自动出具分析结果，为感染性疾病的诊疗提供参考。同时，我们也提供多种微生物检测整体解决方案的组合，用户可根据需求灵活选择硬件及配套试剂耗材。 常规微生物检测方法 分离培养 费时费力，有些病原体无法培养或生长缓慢，阳性率低 飞行质谱检测需分离培养的单菌落 免疫学检测敏感性和特异性问题 PCR检测需基于已知序列信息 ●分离培养周期长 仅能检测已知病原体 各方法均有其局限性 华大智造微生物检测整体解决方案 应用场景 华大智造微生物整体解决方案能对引起人或动物不明原因感染的微生物进行快速、准确、全面的鉴定，尤其适用于传统或常规手段无法检出的微生物，提高阳性检出率。 Application 我们的优势Our scene advantages 华大智造微生物整体解决方案主要针对不明原因的感染进行广谱的病原微生物筛查。帮助用户快速、准确、全面的进行微生物分类鉴定，让高通量测序应用于感染病的诊疗随手可及。 自主平台 病原体无法分离培养 难以考虑到罕见病原体 病原体分离培养周期长 发现不了变异或新发病原体 无法鉴别混合感染 无法检测菌群失调 8 可低至24小时 华大智造微生物整体解决方案以自主高通量测序平台、自动化样本制备系统及自主研发的配套试剂产出的数据为基础，搭配自主开发的病原感染快速鉴定系统，完美实现微生物快速、准确、全面的鉴定。 >自主平台 Independentplatform 华大智造自动化样本制备系统和高通量测序平台可实现轻松在本地获取高通量测序数据，让高通量测序用于感染病诊疗随手可及。 ●基因测序仪 自动化样本制备系统 MGISP-100/MGISP-960自动化样本制备系统是一款专注于高通量测序领域的自动化工作站，可替代人工完成核酸提取、文库构建等一系列实验操作，具有快速、稳定、高效等特点。 已获资质认证： NMPA、CE、CB、CTUVUS仪器通量：96样本/RUN > WGS文库制备 酶 接 片 假啊DNA切 纯 头 段 和 DNB打 化 环连 货 化接 筛 均 制备 定量断 选化 >RNAseq文库制备 去定定除N末环量AcDNAcDNATotal 化NAR片→ 一链 →二链 接头 量和连 能 均消一 纯 和一 定R均之段合成 合成接化<化增 DN制化化 >病原感染快速鉴定系统 Pathogen Fast Identification 华大智造自主开发出集成25256种微生物数据库的病原感染快速鉴定系统，简称PFI(Pathogen Fast Iden-tification)软件，可快速、准确、全面的鉴定原始样本中微生物核酸序列，并自动生成鉴定报告及分析结果。 产品介绍 华大智造自主研发的病原感染快速鉴定系统，简称PFI(Pathogen Fast Identification)，是一款软件+硬件组合解决方案。包含带分析流程的微生物数据库，并通过ZLIMS进行样本输入及报告输出的全流程管理，整套系统装载在生物信息分析硬件加速系统服务器上。 >服务器 采用HPZ8G4工作站，稳定可靠性生。CPU： Intel Xeon 6240|内存：128GB DDR3|固态硬盘：2TB+250GB|机械硬盘：30TB 7200 SATA 3.5 inch >数据库 病原感染快速鉴定系统数据库收录了Refseq的25256种完整微生物基因组序列(如该物种有多条完整的参考基因组，也一并收录)，为实现微生物快速、准确、全面的鉴定提供数据基础。 微生物分类 种水平数目 属水平数目 细菌 7098 1743 古生菌 305 115 真菌 8521 2385 病毒 8717 976 寄生虫 615 345 >分析流程 >ZLIMS 华大智造自主研发了一套实验室信息管理系统，代号ZLIMS，作为控制中心、数据中心和质量管理中心记录和监督实验室日常工作。病原感染快速鉴定系统搭载的ZLIMS可以实现从样本接收、样本制备、样本检测、任务分配、数据分析到生成报告的全流程监控，跟踪记录工作任务轨迹。 我们的方案 华大智造微生物整体解决方案无需分离培养，无需经验预判，即可实现一站式对环境或临床样本进行微生物鉴定。 Our proposal 可实现血液/咽拭子/痰液/肺泡灌洗液/脑脊液/粪便/组织等各种来源的DNA或RNA样本的微生物快速、准确、全面的自动化鉴定，节省人力，提高工作效率。 我们的报告 Our report 1.基本信息 原始数据的质控结果，进行低质量、宿主/rRNA序列去除等过滤流程后得到的Clean reads等相关信息的统计结果； 质控结果 2.鉴定结果 物种鉴定后得到的总的分类信息，并以交互式饼图的形式展示物种在DNA/RNA水平上的分类结果；提供DNA/RNA按照细菌、病毒、古生菌、真菌和寄生虫的鉴定表格和相对丰度信息。 2.1分类结果汇总2.2 DNA/RNA鉴定结果2.3毒力鉴定结果2.4耐药基因鉴定 对于环境或临床样本，华大智造微生物检测整体解决方案可用来查明病原，辅助诊断，以及了解微生物构成的多样性。该方法能检测标本中的所有核酸，包含宿主和微生物(细菌、病毒、真菌、寄生虫等)，不需要对微生物基因组有先验知识，因此可以快速应答新发的传染病威胁，可广泛用于公共卫生、医疗和动物防疫等领域的微生物分类鉴定，如突发传染性疫情的检测与监测，同时对提示新型/变异病原体、鉴别混合感染、发现罕见病原体等有很大的帮助。 >背景 随着新冠疫情进入攻坚阶段，基于实时荧光RT-PCR法的核酸检测技术在新冠病毒快速鉴定及确确中发挥了重要作用。然而，若要对新冠病毒来源、变异进化及致病机理等进行研究，需获取完整的病毒基因组信息，这离不开高通量测序和病毒序列组装。我们以某疾控中心收到的1例新冠病毒肺炎疑似样本为例，为您解析该CDC首例新型冠状病毒感染病例呼吸道标本宏转录组测序及病毒序列组装全流程。 >方案 1月20日，文库制备。使用MGIEasy RNA文库制备试剂套装进行建库，制备DNA纳米球。 1月21日，上机测序。基于MGIS-EQ-200平台，对该地发现的首例病例的呼吸道标本进行300Mreads的高深度测序，测序读长PE100. 1月22日上午，数据分析。使用结合病原感染快速鉴定系统对下机数据进行分析，鉴定未知病原。 1月22日上午，拼接组装。使用拼接效率高的IDBA方法成功完成新型冠状病毒的序列组装。 图1新型冠状病毒全基因组序列获取全流程 >结果 产出32Gb数据，总reads数318M。结合病原感染快速鉴定系统，鉴定出2，337，442条新型冠状病毒reads。分析软件自动将2，337，442条的新型冠状病毒reads从所有序列中抽出，使用拼接效率高的IDBA方法进行组装，成功完成新型冠状病毒的序列组装，获得基因组序列全长29.9kb。 案例二 鉴别混合感染 >背景 2017年1月28日，一名26岁女性因感冒，在随后几天里发展成复发性的发烧、咳嗽、寒战、咳痰，轻微咯血，肌肉关节疼痛。2月3日，情况不断恶化，嘴唇青紫，发烧39.3°C，心率144次/分钟，该患者被断为为严重的带急性呼吸窘迫综合症的肺炎，用药10天后，状况明显改善，2月17日出院。该患者住院期间血液和液吸道分泌物细菌和真菌培养， G-test和GM-test均为阴性；采用ELISA和/或(RT-)PCR检测HIV，HBV，流感病毒，SARS-CoV， MERS-CoV及其他冠状病毒也为阴性。为查明感染原因，将该患者住院第一天的肺分泌物样本进行高通量测序。 >方案 分析结果发现HRV和HBoV两种呼吸道病毒占比较高，随后采用特异性的(RT-)qPCR验证，并通过ELISA进一步研究，最终表明该患者为严重的HBoV1 andHRV-C混合感染。 本案例说明，当常规和传统方法(例如培养、ELISA、PCR等)失败时，高通量测序在检测严重疾病病原体时显示出明显的优势。 >文章 题目： ( Metagenomic analysis identified co-infection with human rhinovirus C and bocavirus 1 in an adult sufferi ng from severe p neumonia ) 期刊名称： Journal of Infection 发表时间：2018年3月 Equine infectious anemia virus Enterovirus A Torque teno virus 10 WU Polyomavirus Total=2166 A病毒reads分布图 >背景 2016年8月20日，一名42岁男性头痛一天后入院，发烧38.4 °C，脑脊液白细胞和蛋白质水平升高。一天后，患者开始语无伦次、呼吸困难，进入重症监护室后开始昏迷。CT检查显示脑脑水和脑水肿，四天后，脑脊液样本微生物培养显示细菌和真菌均为阴性。为查明原因，8月31日，将患者的脑脊液样本进行高通量测序，两天后得到微生物鉴定结果。 >方案 采集患者的脑脊液样本提取核酸及文库制备，采用华大智造高通量测序平台进行测序，以及病原感染快速鉴定系统分析。 >结果 分析结果显示有0.0266%的测序reads唯一比对上了N.fowleri基因组，且在该基因组上有较高的覆盖度，表明该患者很可能感染上N.fowleri。 b Human： 92.7916% Naegleria：0.0266% mBacteria： 0.005% Fungi： 0.0165% Viruses： 0% Others： 3.7076% Unclassified： 3.4527% Windows(1000dp) along Naegleria flowleri Genome Fungi： 0.2291%Viruses： 1e-04% Others： 51.4348% without Huamm Host PAM在中国是一种罕见的疾病但致死率极高，该男性在发病前参加泼水节，可能由于污水带来的感染。在本案例中，传统方法未能检测到病原体，而基于华大智造高通量测序平台的整体解决方案发挥了关键作用，帮助快速而准确的鉴定到病原体，有助于诊断不明原因的疾病。 >背景 某养殖基地的多只青山羊发生不明病原的感染，主要症状为口唇唇现脓包并结痂。为迅速控制疫情，该养殖基地将几只病情较严重青山羊的子样本采用华大智造病原微生物整体解决方案进行检测，两天内得到微生物鉴定结果。 >方案 同时提取青山羊的咽拭子样本DNA和RNA，随后进行华大智造高通量测序平台的DNA和RNA文库制备及测序，最后使用病原感染快速鉴定系统进行分析。 >结果 通过华大智造微生物检测整体解决方案对青山羊样本进行微生物检测，结果显示羊口疮病毒(orf virus)含量最高。DNA样本比对上reads占所有注释上数据库的reads的比例为64.2%， RNA样本比对上reads占所有注释上数据库的reads的比例为44%，占绝对优势；且羊口疮病毒(Orf_virus)的感染症状与青山羊的发病症状较为吻合。如下表所示： 表1青山羊咽拭子DNA和RNA样本微生物检测结果 排名 病原名称 DNA RNA Reads数 相对丰度 Reads数 相对丰度 1 Orf. virus羊口疮病毒 358593 64.20% 11311 44.00% 2 Pseudocowpox_virus假牛痘病毒 26658 4.80% 650 2.50% 3 Bacillus_subtilis枯草芽孢杆菌 3130 0.60% 518 2.00% 4 Pseudomonas_aeruginosa绿脓假单胞菌 2011 0.40% 217 0.80% 5 Staphylococcus_aureus金黄色酿脓葡萄球菌 1158 0.20% 220 0.90% 将比对到羊口疮病毒的reads进行组装，结果与羊口疮病毒的比对率高达86.7%，平均覆盖度达87.6%，平均测序深度达200X，如下图所示： 图1组装序列与病毒基因组比对线性图 图2病毒基因组平均覆盖度 图3病毒基因组平均测序深度 最后，通过PCR的方法对6头感染的山羊进行验证，均检测出了羊口疮病毒(Orf_virus)，进一步说明病原感染快速鉴定系统分析结果的准确性，为疫情提供参考。 技术优势自主平台华大智造自动化样本制备系统、高通量测序平台及试剂支持无需经验预判原始环境或临床样本无需分离培养（兼容人或动物血液、呼吸道、脑脊液、肠道等各种来源）全面并持续更新的数据库自主开发的集成近2万种微生物完整基因组数据库的病原感染快速鉴定系统，解决高通量测序数据的分析瓶颈，一次可鉴定近2万种微生物便捷的工作流程一站式轻松在本地实现从核酸到分析报告的全流程，可低至24小时解决方案