Gemcode是什么？

GemCode 是10X Genomics公司推出的一款大片段 DNA 建库分析平台。该平台由仪器、试剂盒和信息学软件三部分组成。该平台可以应用于全基因组测序，全外显子组测序，靶向测序、单细胞转录组测序等。可用于复杂疾病（肿瘤，高血压，糖尿病等）的单体型分析、染色体结构变异检测、融合基因分析、杂合性缺失分析以及动植物和微生物复杂基因组组装等。它是2015年十大生命科学领域创新产品评选排名第一的产品，博奥晶典是首家引进此平台的公司。


为什么要发明Gemcode？
检测大片段DNA的改变、减少基因组组装的gap，之前主要靠第三代测序（例如PacBio）完成，实验成本非常高。为了能够经济快速地产生数据，实现SNP的大规模鉴定，研究人员不断寻找新的高通量测序工具。于是2015年2月10X Genomics公司发布的GemCode大片段建库平台顺势而生。与Pacbio三代测序原理不同的是，该平台通过对大片段引入序列标识的方法，能够间接实现长片段测序。这个平台并非单独使用，而是与短读取的测序仪结合使用，能轻松整合到现有的测序流程中。该平台最流弊的是只需低至1ng 的DNA就能完成建库和测序实验，完成长达几十Mb的单体型序列分析，是疾病遗传学研究、动植物育种研究、基础生物学研究等强有力的工具。

神奇Gemcode的工作原理？
Gemcode使用胶珠微滴扩增系统，微滴由GemCode仪器产生，每个微滴中包含约60个长链模板DNA分子（>100kb）、一个胶珠以及DNA扩增所需的聚合酶、dNTP等。扩增的引物固定于胶珠内，每个微珠内的引物含有一种特定序列14bp barcode标签（多达70万种）和illumina测序所需的序列。PCR扩增反应在微滴内进行，来自于一个微滴的长链模板产生的扩增产物带有能识别该微滴的特定标签序列；而不同胶珠内的barcode标签不同，从而追踪发生在各微滴的扩增反应。扩增产物用于后续illumina建库和测序，通过barcode序列信息追踪来自每个大片段DNA模板的多个读段，从而进行单体型拼接和结构变异分析。

工作原理示意图：

图1. 胶珠-液滴扩增系统工作原理

图2. GEM扩增原理

该平台的6大技术优势
微量样本: 仅需 1ng 基因组 DNA 即可进行长片段建库
低数据量: 不需要额外增加测序数据量，常规数据量即可满足分析要求

大片段: 能够利用 NGS 短 read 获得 >100Kb 长片段信息、分辨 >5 Mb 的单体型块
更精准: 通过序列数据可以获得最准确、完整的基因分型数据
更灵敏: 能够更灵敏的分辨基因融合、插入、缺失等染色体结构变异

个性化，更贴心: 利用 GemCode 平台强大的专用数据分析软件，能够实现个性化分析并对结果进行可视化

GemCode 检测整体流程

图3. GemCode检测整体流程

应用案例

针对不同肿瘤细胞系外显子组测序结果


针对家系样本全基因组测序结果



图4. 使用 Linked-Read 数据发现 60K 杂合性缺失


图5. 非小细胞肺癌细胞系外显子组测序发现 EML4-ALK 基因融合


图6. GemCodeTM 软件展示单体型分析结果


图7（左图）. GemCodeTM 对染色体结构变异的可视化展示(杂合性片段缺失)
图8（右图）. GemCodeTM 对染色体结构变异的可视化展示(Chr5的片段插入ChrX)



图9. GemCodeTM 在家系数据中检测到的染色体结构变异(片段缺失)