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详解牛津纳米孔测序仪
点击次数:1967 发布时间:2014-10-23

牛津纳米孔测序仪在美国人类遗传学学会年会上公布技术参数

  2014年的ASHG年会于10月18日开始在圣地亚哥举行,有幸亲眼目睹了牛津纳米孔企业MinIon的现场演示,技术之创新,令人震惊!21日下午,牛津纳米孔企业特地在旁边的Hardrockho举行了一个小型的封闭式的技术说明会,讲解了纳米孔的测试结果。

  尺寸

  MinION的尺寸之小,大大出乎我的意料,竟然只有一支笔的长度,重大约100克,太神奇了。要知道,无论是Illumina,Pacbio,还是IonProton都是100斤以上大家伙。MinION完全颠覆了测序仪的形象,从*眼看到MinION,我就觉得纳米孔技术称之为第四代基因测序仪,丝毫不为过。MinION直接通过USB链接到笔记本上,原始的电流信号通过网络传到英国的服务器上,进行Basecalling。

  测序长度

  纳米孔测序没有测序长度的说法,因为它完全颠覆了测序读长的定义。事实上,它总是能够完整的把一条DNA链从头测到从头至尾,因此它的测序读长就是DNA的长度。极端的情况是,一整条染色体都可以从头测完,但是一般来说样本制备时DNA会断开。按照UCSC报道的用户使用的结果表面,一般读出的reads平均为1kb-5kb,这个读长完全是因为样本打断到了这个尺寸。我看到zui长的reads竟然长达120kb,太神奇了!

  测序速度

  一个MinION有500个纳米孔在并行测序,每个孔每秒测30bp,因此,要测到1G的数据,需要3天时间。

  测序错误率

  纳米孔测序错误率非常高,高到现有的sequencealignmentApp都无法应对。UCSC的生物信息学专家测试了BWA,Bowtie等等,每一种都不太适合。而测序错误率也因App不同而相差巨大,如果一定要给个数字的话,大约为30%的错误率。纳米孔技术无法像pacbio一样做环写油分廖测序,纳米孔企业的人也承认没有找到大幅度降低错误率的办法。

  样本制备

  样本的制备有点让人失望。原本吹嘘说是只要DNA提取出来就可以直接上机测序的,而事实上需要四步,zui短要90分钟。分别为打断,末端修复,ATailing和加接头。这样做的主要目的是降低DNA穿过纳米孔的速度。

  应用

  纳米孔测序zui大zui有优势的应用是什么?纳米孔的CEO似乎也没有想清楚。

  首先,英国一所大学推荐了使用MinION的快速测序,能够在二十分钟内检测出沙门氏菌。在传染病快速检测方面有明显优势。

  其次:在人基因组复杂的区间,比如HLA,纳米孔的超长读长有很好的应用。

  第三:纳米孔的长片洞油分廖测序和Illumina短序列测序相结合,方便基因组组装。

  但是,纳米孔测序不适合做无创产前诊断,肿瘤基因突变,也不适合做新生儿遗传性疾病筛查。

  什么时候开始销售

  目前尚无任何消息关于纳米孔技术何时进入市场,因为纳米孔企业自己承认技术还不成熟,生物信息学工具缺乏,不具备进入市场的条件。纳米孔企业的策略是,先给少数专业的尝试室测试,鼓励测试用户开发基于基于纳米孔的测序应用,开发适合纳米孔的生物信息学工具,这一过程也许需要2-3年,等这些条件具备之后再开始市场销售。

  我在现场提交了资料,登记成为早期测试用户,希翼年底能拿到一个MinION回来尝尝看;今天下午思考了一个小时,拿到MinION之后,用来测什么样本呢?如果各位读者有什么好的建议,欢迎给我来信。

  总结起来,纳米孔技术产品的出现意味着第四代测序技术的诞生。但纳米孔测序真正给基因组学研究和临床应用带来重要的变化,还有非常长的路要走。也许10年之后,我们能看到一个成熟的,快速,准确的第四代测序。

编辑:贺建奎

 

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