Illumina SNP芯片测序原理

今天的组会师兄讲的是一篇关于SNP分析的文献，在此学习一下SNP的相关知识。

SNP的测序原理

1、Illumina的SNP芯片

优点：
1、检测通量大，一次可以检测几十万到几百万个SNP位点
2、检测的准确性高，准确性可以达到99.9%
3、检测费用低

2、芯片的组成

芯片的组成——玻璃基片（微珠的容器） + 微珠

芯片的组成简图

微珠的表面都个偶联一种类型的几十万个DNA序列，这些DNA序列有由两部分组成，23mer的Address序列和50mer的Probe序列。

微珠序列示意图

• 23mer的Address序列：DNA片段的5’端，是微珠的标签序列。

• 50mer的Probe序列：DNA片段的3’端，与目标序列进行互补杂交。
  由于23mer的Address序列相当于微珠身份ID，所以我们检测基片上微珠的Address序列后就可以知道该微珠所对应的探针序列。

  
  微珠检测

探针检测原理

仪器的检测两种光：红光和绿光
碱基有4种：A、T、C、G
使用2种光来检测4种碱基，需要将要检测的位点分成两种情况：
1、假设野生型的一个SNP位点上的碱基是G，突变型是A碱基。这时，就设计一个探针，使其3’端最末尾的那个碱基挨着SNP位点，但是留出SNP位点，使得下一个延长的碱基按照碱基互补原则，根据SNP位点的碱基进行延伸。

探针设计位置图片
然后，加入聚合酶、4种带标记的双脱氧核苷酸；A、T碱基被DNP（二硝基苯）标记；C、G碱基被生物素标记。DNA互补配对，就会在探针的3’末端加入一个带标记的双脱氧核苷酸，接着加入带绿色荧光标记的链霉亲和素（可以与生物素特异地结合（C、G）），带红色荧光标记的抗DNP的抗体（A、T）。【后面分别加入两种抗体仅仅是为了将荧光信号进一步的级联放大，所以在此就没有进行详细的描述。我个人觉得有点类似于酶联免疫吸附实验(ELISA)实验中加一抗二抗。】
荧光信号图
实验结束后，将其放入机器中进行荧光信号的检测，检测的结果类型如下图：
检测的结果类型
从左到右分别命名为A，B，C
A：检测的结果全部都发绿光，说明该SNP位点是G碱基的纯合子
B：检测的结果既有绿光又有红光且两种颜色的光强差不多，说明该SNP位点是A和G碱基的杂合子（个人理解：一半为突变的A碱基，一半为野生型）。
C：检测的结果全部都发绿光，说明该SNP位点是A碱基的纯合子
这个就是根据发出的不同的光来区分碱基的。明白了G突变为A的情况，就能明白其他的SNP位点突变情况。
2、第一种情况是A与T是红光，G与C是绿光，那么第二种就是互相配对的碱基怎么区分，例如：A与T，G与C。
与第一种方法相同，区别就是探针的设计不同。要区分配对的碱基，探针设计的时候，探针3’端的最后一个碱基是覆盖在SNP位点上的，并且需要设计两种探针（例如，SNP位点的碱基是A和T，探针也需要设计出A和T）。
探针设计位置图
如果设计的探针和目标片段的SNP位点上的碱基是互补的，DNA片段就会发生延伸，新的带标签的脱氧核苷酸就会结合到DNA上，然后就会被荧光抗体标记上荧光。
如果设计的探针和目标片段的SNP位点上的碱基是不互补的，DNA片段就不会发生延伸。
SNP位点上的碱基是互补 SNP位点上的碱基不互补

检测结果：

• 如果探针3’端末端的碱基是T时，机器检测结果会发光；探针3’端末端的碱基是A时，机器检测结果不发光，就说明该SNP位点上的碱基是A碱基的纯合子，反之则为T碱基。

  
  检测结果-纯合子

• 如果探针3’端末端的碱基是T时，机器检测结果会发光；探针3’端末端的碱基是A时，机器检测结果也发光，并且发光强度差不多，就说明该SNP位点上的碱基是A碱基和T碱基的杂合子。

  
  检测结果-杂合子

总结
第一种方法是通过红绿荧光信号来区分SNP位点是哪一种碱基
第二种方法是通过荧光信号的又或者无来区分SNP位点是哪一种碱基的。

参考：
http://xy.bioon.com/course_video/Illumina-di-SNP-xin-pian-yuan-li-chen-wei-xue265165.html