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生物通首页 > 今日动态 > 专题总汇 > 第三代测序系统PacBio RS

今年4月,美国Pacific Biosciences 公司正式发售第三代测序系统—PacBio RS。这是一台革命性的DNA测序系统,它融合了新颖的单分子测序技术和高级的分析技术,在测序历史上首次实现了人类观测单个DNA聚合酶合成过程的梦想。它有着其他系统无法比拟的序列读长,高达3000 bp!

Pacific将会在明年初正式发布新版本C2试剂。我想,大家除了被其长读长所吸引之外,也肯定很关心PacBio RS的准确性、速度、可扩展性和费用,以及它会在目前呈三国鼎立之势的测序市场中扮演什么样的角色。为此,生物通特邀了PacBio RS中国代理——基因有限公司专门负责PacBio的技术专家,就大家普遍关心的这些问题进行了比较深入的探讨。



生物通对话基因有限公司专门负责PacBio的技术专家:

 

关于读长

“如果把拼接工作看作是在做拼图游戏。NGS获得的读长都很短,就好象把一幅图打成非常小的碎片,然后做拼图。由于碎片太小,因此许多碎片看起来都差不多,这样要拼出一副完整的图难度很大。PacBio RS

 

关于准确性

“PacBio平台上目前的错误主要是插入和缺失,只有大概1%是substitution。缺失错误源自于有时候碱基掺入速度过快,超过了PacBio相机的拍摄帧数。插入错误源自于有的时候酶随机的选择一些碱基,但并未将这些碱基真的掺入

目前可以获得1300bp的平均读长,明年初随着试剂升级,平均读长可提升至2500-3000bp,这就相当于同样的一幅图,用大的碎片来做拼图,由于大碎片比小碎片的识别度要高,因此完成拼图的难度就可以大幅降低。”详情

关于速度和运行通量

“目前PacBio上所使用的DNA聚合酶的合成速度大概是1-3个碱基/秒,由于在该平台上,聚合酶合成的过程就是序列解读的过程,这意味着测序速度每分钟可超过100个碱基。从样品制备到获得碱基序列的全部流程可在1天内完成。”

“如果使用C2试剂,每个SMRT cell可以获得90M 的可定位数据。现阶段每天最多可运行12个SMRT cell,因此每天可获得的数据是12×90=1080Mb”详情

“我们的重点之一是de novo测序。对于de novo测序,我们之前不了解其基因组——如宏基因组环境、真菌、植物等——长读取确实是一个优势,因此PacBio的确有帮助。”
Eddy Rubin
美国能源部联合基因组研究所主管
合成链中。由于这些错误是随机的,因而可以随着测序覆盖深度的增加而消除。因此,尽管PacBio的单分子单次读取的原始准确度并不非常高,但随着测序覆盖深度的增加,它可以获得比NGS平台更高的一致性准确度。”详情

关于价格和市场

“你不能只看单价,或者单次运行的成本,因为不是运行结束,软件自动出来的结果就可以打印发表。如果考虑到长读取的优势和在数据拼接上能节省的时间和费用,PacBio RS有其他方法不可比拟的优势。关键是它是否能满足你的需要,帮助你快人一步达到目标。”

“现阶段PacBio平台和NGS平台更多的是一种互为补充的关系,NGS可以获得更多的数据量,而PacBio可以获得更多的信息量。”详情





      单分子实时(SMRT)测序技术 


原理

众所周知,天然的DNA复制本身就是一个非常高效且准确的过程。真核生物DNA复制的速度达几十个核苷酸/秒。若能以这样的神速测序,那可比Sanger测序快了几万倍。然而,知易行难。如何在不影响聚合酶活性的前提下实时观察DNA合成,这可是个棘手的问题。要知道,DNA聚合酶的直径只有15 nm。而且,这是一个涉及酶学、表面化学和检测光学的多学科难题。让我们来看看Pacific Biosciences的创始人如何克服三大挑战,开发出PacBio RS。详情

重大升级

PacBioRS新版本的C2试剂将在今年年底或明年年初正式发布,C2试剂可使该系统的平均读长从现在的1300bp提升至2700bp!这是单分子实时测序技术的重大飞跃,有望一扫新一代测序之读长太短数据处理量太大的弊病。一天内可以完成从样品制备到完成测序并获得序列信息的全过程,很有希望实现便宜的个人基因组测序。详情



      PacBio RS的应用 


甲基化分析

甲基化研究如今开展得如火如荼。除了人们熟知的5-mC,另一种修饰方式——5-mC的羟基化形式5-hmC也引起人们注意。但现有的测序方法如

 

高GC含量区域测序

美国加州大学戴维斯分校医学院利用单分子实时测序技术,对脆性X染色体综合征的关键基因FMR1中的CGG三核苷酸重复区域进行了测序。

亚硫酸氢盐测序,无法区分5-mC和5-hmC。美国芝加哥大学利用第三代单分子SMRT测序技术和5-hmC的选择性化学标记方法来高通量检测5-hmC。通过聚合酶动力学带来的宝贵信息,研究人员可直接检测DNA甲基化,包括N6-甲基腺嘌呤、5-mC和5-hmC。详情

病原微生物鉴定

由于PacBio从样本制备到获得序列信息所需时间非常短(<1天),在具有时效性的病原微生物鉴定中(例如生物反恐、流行病爆发监控等)也非常有优势。一个国际小组利用Pacific Biosciences的单分子测序技术,深入研究了欧洲大肠杆菌菌株的致病性和进化起源,该研究成果发表在《新英格兰医学杂志》上。详情

“SMRT技术的突出特点是我们不仅能够了解DNA如何合成,还能通过它产生的数据定量分析基因调控、RNA功能、表观遗传调控、DNA修饰和基因组结构。”

Nikolaus Rajewsky教授
柏林Max Delbruck分子医学中心

一般CGG重复在200次以上,被认为是具有临床意义的,但这个长度不管对于Sanger法测序或者新一代测序来说,都是很困难的,而PacBio则很好的解决了这个问题。详情



稀有突变检测

二代测序检测的是经过 PCR 扩增后的大量分子的总信号,一方面 PCR 扩增过程中的错配等,会变成系统误差影响最终的测序结果。另一方面,稀有变异在扩增过程中,很容易被淹没在群体中而无法被检出。 PacBio无需扩增、对每一个单分子模板都进行评估,对于混合群体中低至 1/100的稀有突变都可以检出。详情



      公司动态 


德国总理默克尔亲自启动第三代测序仪
美国能源部联合基因组实验室购入PacBio取代454
PacBio正式发售第三代测序仪
Pacific Biosciences:测序仪上市前的最后冲刺




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