生物樣本資源是科學研究的基礎。高質量的生物樣品對生物醫學研究研究結果起著極其重要的作用。生物樣品通常在生物庫中保存很長時間，保證生物樣品的質量至關重要。
基于目前多數生物樣本的質量標準，其質量評價往往從分子完整性和病理形態學的角度進行，如 DNA 濃度和純度、DNA 完整性、RNA 完整性等。隨著生物樣本庫中樣本數量的急劇增加，會面臨諸如運輸和樣本處理錯誤、樣本標簽問題，以及樣本污等問題。所以，迫切需要一套可輕松評估樣本遺傳生物材料（例如 DNA）的身份信息和質量的系統，以便在收入及分發環節對樣本進行鑒定和質控，以保持樣本的一致性。
近日，來自上海芯超生物科技有限公司的研究團隊在線發表研究成果，應用 Standard BioTools 微流控技術和 Advanta? Sample ID Genotyping Panel，對生物樣本庫樣本的同源性、交叉污染、降解程度等方面進行研究，發現該系統可用于同源性鑒定和交叉污染分析，根據這些指標評估生物樣本的質量，將有助于保持生物庫的高可靠性和可信度。同時，該解決方案具有高通量、自動化、低成本的特點。此外，微流控芯片還具有開放性的特點，客戶可根據需要定制個性化SNP位點進行質控和監測，方案易于整合到任何生物樣本庫的實驗流程中。
目前 DNA 分子指紋圖譜的傳統方法是短串聯重復序列 (STR)，相比 STR，SNP 分型具有顯著的優勢：1.? 作為遺傳標記，SNP 比 STR 更為穩定；2.??SNP 對 DNA 樣本的要求更低，適應更多的特殊樣本；3.??SNP 的檢測樣本成本更低，且通量更高；4.? SNP 檢測位點的數量遠高于 STR（STR 遺傳標記可復合擴增 15-20 個位點，SNP 遺傳標記復合擴增 50 個以上的位點）。
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圖 1. 分子樣本鑒定（DNA 指紋圖譜）能夠特異性地識別每個樣本，同時評估樣本質量、遺傳性別和預測種群，不受限于樣本類型。
Standard BioTools 提供基于經典微流控技術的 Advanta? Sample ID Genotyping Panel， 該 Panel 含 96 個 SNP，可以分析每個樣本的 DNA 標志物，生成樣本獨特的、不可消除且不可轉移的指紋圖譜。SNP 多態性結合微流控芯片可用于滿足大樣本通量和多個 SNP 分析的需求，并且具有簡單、快速、可靠、低成本的特點。文中作者對這項技術很感興趣，因此決定從同源性、交叉污染、降解程度等方面分析其作為樣本質控的可行性。
本研究收集了 62 個人體樣本，樣本類型包含正常組織、癌組織、癌旁組織、全血、白細胞和其他類型。采用 5 對配對的癌及癌旁組織和 5 對配對的血液及組織進行同源性鑒定。每一對都來自同一個病人。準備兩個樣品進行混合以檢測交叉污染。使用 5 個完整樣品和 5 個可降解樣品比較降解程度對 SNP 檢測的影響。其余 30 個樣本為隨機樣本。
包含 NTC 在內，客戶共計測試?96 個樣本，每個樣本檢測 96 個 SNP，采用一張 Juno 96.96 芯片即可完成所有測試，整個運行時間（含手工操作）僅 4 小時，非?？焖俸啽恪颖緷舛仍?7-200ng/ul 之間，全部可直接上芯片進行檢測，樣本使用量低。
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圖 2. 從樣本制備到數據分析的 Advanta Sample ID 實驗流程。人工操作僅 30 分鐘，96 個樣本的檢測可在約4小時內完成。
對于生物樣本的同源性鑒定，發現以相似性評分 cutoff 0.8620，可以有效區分同源性和非同源性。在數據分析中（表 1），我們發現配對的癌與癌旁組織的同源性與配對的血液與組織的同源性相似。
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表 1.? 同源性樣本的相似性評分
生物樣品的交叉污染是一個公認的問題，在該研究中，作者制備了兩組以一系列特殊比例混合的混合物來檢測交叉污染。從表2可以看出，隨著親本含量的增加，相似度得分越來越高。
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表 2.? 樣本交叉污染的檢測
按照這個趨勢，污染可以被識別出來。在 STD8:STD6 混合集中，Sample ID Panel 能檢測出 5%(26.9% 的濃度) 的污染 (表 2)。在 jj3:1-P 混合集中，Sample ID 面板能檢測出 jj3 中 1%(*14.3% 的濃度) 的污染，1-P 中 80%(*20.0% 的濃度) 的污染 (表 2)。通過觀察，很容易發現靈敏度依賴于樣品特性和混合比例。建立交叉污染的識別標準是可行的，但需要更詳細的測試。在未來的研究中，作者將分析更多不同樣品類型和不同濃度比的樣品，以確定交叉污染鑒定的靈敏度。
根據前面的分析和討論，相似性評分可以用來區分非同源樣品和污染樣品。然而，仍有一個關鍵點需要提及。同源性鑒定和交叉污染分析的應用要求不同。在我們做同源性鑒定之前，我們必須知道所有的樣品都是無污染的。在確定樣品是否被污染時，需要將其與親本樣品進行比較。有必要確保在相似性計算中使用的親本樣品沒有受到污染。因此，我們建議在所有原始樣本進入生物庫時進行 SNP 基因分型，并建立 SNP 基因分型數據庫，以便及時檢索和比較。
作者還測試了樣品降解程度對 SNP 基因分型的影響。結果表明（表3），Sample ID Panel 與最小 DIN 為1.9的降解樣品兼容。這表明 Advanta Sample ID Panel?可以用于評估嚴重降解的樣品(即福爾馬林固定和石蠟包埋的組織，在基因組學方面具有廣泛的應用優勢)。因此，可以有效地將越來越多的回顧性樣本利用起來。
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表 3. 完整樣本和降解樣本 SNP 分型結果的比較
總體而言，Standard BioTools 提供的基于經典微流控技術的 Advanta? Sample ID Genotyping Panel，可用于同源性鑒定和交叉污染分析。通過同源性鑒定和交叉污染分析來評估生物樣本的質量，將有助于保持生物庫的高可靠性和可信度。
該方法為分子樣本鑒定提供了高通量、自動化、低成本的解決方案。同時，微流控芯片還具有開放性的特點，客戶可根據需要定制個性化 SNP 位點進行質控和監測，該方案易于整合到任何生物樣本庫的實驗流程中。
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參考文獻：
Wang C, Hu Z, Zhang X, et al. Homology Identification and Cross-Contamination Analysis: A Method for Evaluating the Quality of Biological Samples Stored in a Biobank Using the Advanta Sample ID Genotyping Panel[J]. Biopreservation and Biobanking, 2023.