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芯片和測序的區別(二代測序和表達譜芯片)

時間:2019-08-23 10:03來源:生信自學網 作者:樂偉 點擊:
高通量測序和芯片對于大部分的研究者而言,已成為分子生物學實驗的常規手段。(這里的測序和芯片,指的是較為成熟的二代測序和表達譜芯片。)

高通量測序和芯片對于大部分的研究者而言,已成為分子生物學實驗的常規手段。(這里的測序和芯片,指的是較為成熟的二代測序和表達譜芯片。)
GEO芯片數據庫

而現在,測序也已成為被廣泛普及、絕大部分研究者都可以使用的檢測手段,還在想以制勝嗎?是時候考慮一下,你的實驗到底用哪種手段是更高效的。

我們從幾個研究者關心的角度,對芯片和測序做個比較,幫助你弄清楚它倆的區別。

1.檢測原理

 

2.檢測場景

 

3.實驗周期

 

4.數據易用度

 

5.發文章難易度

 芯片和測序

1.檢測原理

在測序未普及前,芯片是最常使用的大規模篩查工具,如人基因表達譜芯片,一次實驗就可以對人類已知的2~3萬個基因進行篩查,找出關鍵差異基因。我們知道,芯片是基于探針與目標序列雜交結合的原理進行檢測。由于探針序列是根據目標序列進行設計,是確定的,因此,芯片是個相對封閉的系統。換句話說,芯片只能對已知的序列進行檢測。

 

①芯片探針與目標序列雜交

在整個芯片實驗過程,目標序列未經歷PCR擴增(見上圖),因而檢測到的雜交信號與目標序列的豐度保持良好的線性相關性,更適合做定量分析。

測序顧名思義是測定序列信息。因此,測序是個相對開放的系統,測序過程既會測到數據庫已報道的序列,也會獲得尚未被報道的序列。換句話說,不管被檢測物種是否有參考序列信息,都可以開展測序實驗。測序是目前快速獲取物種序列最有效的方式。

 

Illumina邊合成邊測序

在整個測序實驗中,目標序列需要經歷多次的PCR信號放大(如建庫,如生成cluster,見上圖),因此靈敏度更高,但也由于PCR過程的不均衡性,使得基于測序數據進行定量與真實豐度存在偏差。

 

2.檢測場景

通過了解檢測原理,我們可以知道,芯片和測序有相同也有不同的檢測場景。比如研究參考序列較豐富物種的表達譜,雖然用芯片和測序都可以,但是用芯片進行定量會更為準確。又比如參考序列較少的物種,要做定量分析,選擇測序就更為合適,既能測定序列又能做定量分析。如果想發現新的轉錄本,或者研究基因表達的可變剪接等,選擇測序準沒錯。也有一些研究,會將兩者結合,先用測序獲得序列信息,再用芯片進行定量分析,發揮兩種手段各自的優勢。

 

3.實驗周期

相比于測序,無論是實驗過程還是數據分析過程,芯片都更為成熟和簡單。因而芯片的實驗周期通常約為測序的一半時間或者更短。

 

4.數據易用度

大多數研究者比起實驗過程,更關心是否能拿到所需的實驗數據,以及這些數據是否能馬上上手使用。

做過測序的朋友,還記得你第一次看測序報告和數據的感受嗎?當時是不是整個人都不好了?沒事,大家都是這樣過來的。因為測序產生的數據實在是太多,報告中有一半甚至更多的篇幅,是在說序列本身的故事。而這些對不是以研究序列結構為主的大部分研究者而言,無異于天書。花一周甚至幾周理解測序報告和數據的含義是常有的事。如果遇到科研時間有限的研究者,可能幾個月過去了,報告都沒翻上幾頁。當然一旦你花了功夫,摸清了測序結果的門路,以后再做就會輕車熟路。

相比于測序,能用芯片做研究的朋友,簡直是幸福到沒朋友。看芯片結果,我們不用在序列上糾結,因為這些序列來自數據庫,是確定的。即使是第一次看報告,也能馬上找到自己感興趣的數據。研究者只會把注意力放在篩選到的差異基因上,又因為序列是來自數據庫,注釋信息詳細,參考資料豐富。當確定了感興趣的基因,就可以馬上開展下游的功能研究,因而能明顯加快研究成果的發表。

 

5.發文章難易度

有說法,“現在都在用測序,做芯片不好發文章了。”真的是這樣嗎?

我們以大家熟悉的miRNA研究為例,下面這兩張圖是根據20032017 PubMedmiRNA相關文章數據繪制。第一張圖展示的是microRNA測序相關的文章發表趨勢,第二張圖展示的是microRNA芯片相關的文章發表趨勢。

 

可以看到使用測序和芯片,兩者發表文章的趨勢和數量基本是一致的,芯片文章繼續保持增長。請注意到,芯片目前常用于醫學研究中,說明在醫學研究中,芯片相比于測序是更多被采用的。這其實和醫學研究需要確定性是相關的,無論是篩選診斷標志物還是研究調控機理,都需要針對確定的基因展開研究。

回歸研究的原點,能高效解決科學問題的,就是好手段。不論測序還是芯片,它倆只是兩種檢測手段,研究者應根據不同的研究需求去使用,而不是只用測序或是芯片。很多情況下,芯片因其穩定性,更短的實驗周期,更易用的實驗結果,更有利于醫學研究者在少量的科研時間中發現關鍵基因,加速成果發表。

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責任編輯:樂偉
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