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詳解牛津納米孔測序儀

來源:上海喆圖科學儀器有限公司   2014年10月23日 09:46  

牛津納米孔測序儀在美國人類遺傳學學會年會上公布技術參數

  2014年的ASHG年會于10月18日開始在圣地亞哥舉行,有幸親眼目睹了牛津納米孔公司MinIon的現場演示,技術之創新,令人震驚!21日下午,牛津納米孔公司特地在旁邊的Hardrockho舉行了一個小型的封閉式的技術說明會,講解了納米孔的測試結果。

  尺寸

  MinION的尺寸之小,大大出乎我的意料,竟然只有一支筆的長度,重大約100克,太神奇了。要知道,無論是Illumina,Pacbio,還是IonProton都是100斤以上大家伙。MinION*顛覆了測序儀的形象,從*眼看到MinION,我就覺得納米孔技術稱之為第四代基因測序儀,絲毫不為過。MinION直接通過USB鏈接到筆記本上,原始的電流信號通過網絡傳到英國的服務器上,進行Basecalling。

  測序長度

  納米孔測序沒有測序長度的說法,因為它*顛覆了測序讀長的定義。事實上,它總是能夠完整的把一條DNA鏈從頭測到尾,因此它的測序讀長就是DNA的長度。的情況是,一整條染色體都可以從頭測完,但是一般來說樣本制備時DNA會斷開。根據UCSC報道的用戶使用的結果表面,一般讀出的reads平均為1kb-5kb,這個讀長*是因為樣本打斷到了這個尺寸。我看到zui長的reads竟然長達120kb,太神奇了!

  測序速度

  一個MinION有500個納米孔在并行測序,每個孔每秒測30bp,因此,要測到1G的數據,需要3天時間。

  測序錯誤率

  納米孔測序錯誤率非常高,高到現有的sequencealignment軟件都無法應對。UCSC的生物信息學專家測試了BWA,Bowtie等等,每一種都不太適合。而測序錯誤率也因軟件不同而相差巨大,如果一定要給個數字的話,大約為30%的錯誤率。納米孔技術無法像pacbio一樣做環形測序,納米孔公司的人也承認沒有找到大幅度降低錯誤率的辦法。

  樣本制備

  樣本的制備有點讓人失望。原本吹噓說是只要DNA提取出來就可以直接上機測序的,而事實上需要四步,zui短要90分鐘。分別為打斷,末端修復,ATailing和加接頭。這樣做的主要目的是降低DNA穿過納米孔的速度。

  應用

  納米孔測序zui大zui有優勢的應用是什么?納米孔的CEO似乎也沒有想清楚。

  首先,英國一所大學介紹了使用MinION的快速測序,能夠在二十分鐘內檢測出沙門氏菌。在傳染病快速檢測方面有明顯優勢。

  其次:在人基因組復雜的區間,比如HLA,納米孔的超長讀長有很好的應用。

  第三:納米孔的長片段測序和Illumina短序列測序相結合,方便基因組組裝。

  但是,納米孔測序不適合做無創產前診斷,腫瘤基因突變,也不適合做新生兒遺傳性疾病篩查。

  什么時候開始銷售

  目前尚無任何消息關于納米孔技術何時進入市場,因為納米孔公司自己承認技術還不成熟,生物信息學工具缺乏,不具備進入市場的條件。納米孔公司的策略是,先給少數專業的實驗室測試,鼓勵測試用戶開發基于基于納米孔的測序應用,開發適合納米孔的生物信息學工具,這一過程也許需要2-3年,等這些條件具備之后再開始市場銷售。

  我在現場提交了資料,登記成為早期測試用戶,希望年底能拿到一個MinION回來試試看;今天下午思考了一個小時,拿到MinION之后,用來測什么樣本呢?如果各位讀者有什么好的建議,歡迎給我來信。

  總結起來,納米孔技術產品的出現意味著第四代測序技術的誕生。但納米孔測序真正給基因組學研究和臨床應用帶來重要的變化,還有非常長的路要走。也許10年之后,我們能看到一個成熟的,快速,準確的第四代測序。

作者:賀建奎

 

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