Automated centrifugal microfluidic system for the preparation of adaptor-ligated sequencing libraries
Automated centrifugal microfluidic system for the preparation of adaptor-ligated sequencing libraries
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- dc.contributor.author
- Guo, Jimin
- Brassard, Daniel
- Adam, Nadine
- Verster, Adrian J.
- Shay, Julie A.
- Miville-Godin, Caroline
- Janta-Polczynski, Mojra
- Ferreira, Jason
- Mounier, Maxence
- Pilar, Ana V.
- Tapp, Kyle
- Classen, Adam
- Shiu, Matthew
- Charlebois, Denis
- Petronella, Nicholas
- Weedmark, Kelly
- Corneau, Nathalie
- Veres, Teodor
- dc.date.accessioned
- 2024-08-02T18:24:15Z
- dc.date.available
- 2024-08-02T18:24:15Z
- dc.date.issued
- 2024-01-21
- dc.description.abstract - en
- The intensive workload associated with the preparation of high-quality DNA libraries remains a key obstacle toward widespread deployment of sequencing technologies in remote and resource-limited areas. We describe the development of single-use microfluidic devices driven by an advanced pneumatic centrifugal microfluidic platform, the PowerBlade, to automate the preparation of Illumina-compatible libraries based on adaptor ligation methodology. The developed on-chip workflow includes enzymatic DNA fragmentation coupled to end-repair, adaptor ligation, first DNA cleanup, PCR amplification, and second DNA cleanup. This complex workflow was successfully integrated into simple thermoplastic microfluidic devices that are amenable to mass production with injection molding. The system was validated by preparing, on chip, libraries from a mixture of genomic DNA extracted from three common foodborne pathogens (Listeria monocytogenes, Escherichia coli and Salmonella enterica serovar Typhimurium) and comparing them with libraries made via a manual procedure. The two types of libraries were found to exhibit similar quality control metrics (including genome coverage, assembly, and relative abundances) and led to nearly uniform coverage independent of GC content. This microfluidic technology offers a time-saving and cost-effective alternative to manual procedures and robotic-based automation, making it suitable for deployment in remote environments where technical expertise and resources might be scarce. Specifically, it facilitates field practices that involve mid- to low-throughput sequencing, such as tasks related to foodborne pathogen detection, characterization, and microbial profiling.
- dc.description.abstract-fosrctranslation - fr
- La charge de travail intensive associée à la préparation de bibliothèques d'ADN de haute qualité reste un obstacle majeur au déploiement généralisé des technologies de séquençage dans les zones éloignées et aux ressources limitées. Nous décrivons le développement de dispositifs microfluidiques à usage unique pilotés par une plate-forme microfluidique centrifuge pneumatique avancée, la PowerBlade, pour automatiser la préparation de bibliothèques compatibles Illumina basées sur une méthodologie de ligature d'adaptateur. Le flux de travail sur puce développé comprend la fragmentation enzymatique de l'ADN couplée à la réparation des extrémités, la ligature de l'adaptateur, le premier nettoyage de l'ADN, l'amplification par PCR et le deuxième nettoyage de l'ADN. Ce flux de travail complexe a été intégré avec succès dans des dispositifs microfluidiques thermoplastiques simples qui se prêtent à la production de masse avec moulage par injection. Le système a été validé en préparant, sur puce, des bibliothèques à partir d'un mélange d'ADN génomique extrait de trois agents pathogènes d'origine alimentaire courants (Listeria monocytogenes, Escherichia coli et Salmonella enterica sérovar Typhimurium) et en les comparant à des bibliothèques réalisées via une procédure manuelle. Les deux types de bibliothèques se sont avérés similaires en termes de contrôle de la qualité (notamment la couverture du génome, l'assemblage et les abondances relatives) et ont conduit à une couverture presque uniforme, indépendamment du contenu en GC. Cette technologie microfluidique offre une alternative rapide et économique aux procédures manuelles et à l'automatisation robotisée, ce qui la rend adaptée au déploiement dans des environnements distants où l'expertise technique et les ressources peuvent être rares. Plus précisément, elle facilite les pratiques sur le terrain qui impliquent un séquençage à débit moyen à faible, telles que les tâches liées à la détection, à la caractérisation et au profilage microbien des agents pathogènes d'origine alimentaire.
- dc.identifier.doi
- https://doi.org/10.1039/d3lc00781b
- dc.identifier.uri
- https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2794
- dc.language.iso
- en
- dc.publisher
- Royal Society of Chemistry
- dc.subject - en
- Health
- Health and safety
- dc.subject - fr
- Santé
- Santé et sécurité
- dc.subject.en - en
- Health
- Health and safety
- dc.subject.fr - fr
- Santé
- Santé et sécurité
- dc.title - en
- Automated centrifugal microfluidic system for the preparation of adaptor-ligated sequencing libraries
- dc.type - en
- Article
- dc.type - fr
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