【Russian Journal of Genetics】New Cattle Genotyping System Based on DNA Microarray Technology
基于 DNA 微阵列技术的新型牛基因分型检测系统

高密度 SNP 基因芯片是畜禽基因组选育的核心工具，但商用芯片包含大量无效位点，检测成本高、冗余数据多，难以大规模用于牛群遗传筛查。传统分型手段同样存在缺陷：实时荧光 PCR单次仅能检测少量基因，大批量样本检测耗时耗力；普通多重 PCR 易发生引物非特异性结合，产生假阳性信号。本研究基于 DNA 微阵列生物芯片技术，结合 M2 iONE™-600 高精度微阵列生物芯片点样仪，开发低成本牛基因分型检测芯片，为家畜种质资源鉴定、基因组选育提供高效简便的新型检测方案。

作者单位：俄罗斯瓦维洛夫普通遗传研究所

期刊：Russian Journal of Genetics

发表年份：2022 年

检测对象：208 个牛功能分子标记，覆盖泌乳性能、单基因遗传病、个体身份鉴定相关 81 个功能基因位点

验证样本：安格斯牛肌肉组织提取的基因组 DNA

芯片点样仪：M2 Automation 微阵列生物芯片点样仪

利用 M2 iONE™-600 高精度微阵列生物芯片点样仪，将溶于 0.125 M、pH 10.4 碳酸盐缓冲液的人工合成寡核苷酸探针，点印在 25×75×1 mm 标准 PMMA 有机玻璃基材表面，制备成基因检测分型芯片。芯片设置 16个 独立阵列，单阵列含有 150个 样品点，单点直径约 100 μm，点间距 300 μm。每个寡核苷酸探针重复点印 3 次，同时设置阴性/阳性对照（图1）。点印完成后，芯片经 254 nm 紫外照射 10 min 完成固定，封闭后避光保存备用。

图1：M2 iONE™-600 高精度微阵列生物芯片点样仪在 PMMA 基材上点印的 16 个独立阵列图（左）、单阵列的局部放大图（右）；斑点大小均一、分布规整，无刮伤基材、无斑点粘连。

检测时，首先将变性牛基因组 DNA 与 PMMA 芯片基底上的特异性探针杂交结合，在芯片腔室（图2左）中完成固相等温 PCR。扩增过程引入生物素标记尿苷，让扩增产物携带特异性标记，随后与链霉亲和素-辣根过氧化物酶复合物结合，加入 TMB 底物发生显色反应，通过斑点显色判读基因型（图2右）。

研究发现，该芯片可稳定检出全部 208 个候选功能分子。针对 CSN2、CSN3 酪蛋白基因位点，芯片分型结果与实时荧光 PCR 结果一致。相较于传统多重 PCR 技术，配套的固相等温扩增方案无非特异性扩增问题，无假阳性信号。整套实验检测流程仅需 3 h，操作简单、无需大型测序设备。

图2：PMMA 芯片嵌入特氟龙反应槽后，分隔为 16 独立小室，每个阵列单独对应一个孔位；每个孔内单独反应，互不交叉污染（左），单个孔位内、单阵列完成杂交显色后的局部拍摄图（右）

针对传统分型手段检测通量低、进口高密度 SNP 芯片成本高且存在冗余无效位点的问题，M2 iONE™-600 高精度微阵列生物芯片点样仪制备的核酸 DNA 微阵列高通量分型平台，将 208 个功能分子标记集成在单张 PMMA 芯片上，实现多靶点同步检测，样本消耗少，且可同步筛查奶牛泌乳性能、遗传疾病、个体差异等问题，为畜牧业种质保护、良种选育等工作，提供理论与技术支撑。

原文链接：https://doi.org/10.1134/S1022795422080099

M2-Automation 成立于 2003 年，总部位于德国柏林，是一家创新技术开发公司，专注于皮升/纳升级-超微量/微量、非接触式自动化移液和微阵列生物芯片点样技术。

• 精准性好：最小液滴体积 30 pL、点样 CV ≤ 2%

• 位移精度高：机械臂精度 1 µm，重复定位精度 3 µm

• 灵活性好：4 类喷点模块可由操作者自行选择和轻松更换，非接触式压电点样头（pL 皮升点样）、电磁阀点样头（nL 纳升点样）、M2 专利点样头（10 nL-μL 点样）、和接触式针式点样头

• 耗材成本低：专利 M2MD 喷点模块，拥有 nL 级非接触式点样领域少有的可使用塑料枪头替换的技术

• 稳定性高：在线负压除气和过滤装置，避免系统液管路微小残留气泡对点样的影响

• 配置灵活：可选配温、湿度控制和空气净化模块

• 软件易用：InDOT 软件无需编程，鼠标拖拽功能图标即可实现芯片点样的程序设计

应用方向：

• 基因芯片：分子互作验证、疾病功能基因检测或筛选等

• 蛋白质芯片：功能蛋白质筛选、抗原表位筛选、生物靶点筛选等

• 多糖芯片：进行糖功能学、糖蛋白、植物凝集素等研究等

• 小分子化合物芯片：药物筛选、疾病研究、疾病标志物筛选等

• 细胞芯片：细胞代谢机制研究、细胞信号通路研究、细胞膜受体研究等

• 微阵列 SPRi 镀金芯片：分子互作研究等

• 微孔板芯片：多重因子检测、微型 ELISA 等

• 微流控芯片、生物传感器芯片：药物研发、体外诊断、生物半导体研发等

• 临床快检 POCT 芯片：抗原抗体检测、过敏原检测、病原微生物检测等

• 生物传感器芯片/电化学芯片：CGM 连续性血糖监测、血脂监测等

• 微针、微柱点样：透皮给药、缓释给药等

• 液体灌注、填充、清洗、移液、分液工作站等

环亚生物科技（APG BIO）作为德国 M2-Automation 公司中国区独家代理，为客户提供生物芯片点样、扫描以及高通量筛选的整体解决方案和服务。