用户名:

密 码:

测序 | miRNA | 表观遗传 | 蛋白研究 | 细胞研究 | 免疫学 | 转染 | PCR | qPCR | 核酸纯化 | 基因表达

您所在的位置:首页 > 新技术专栏

羽翼渐丰的长读长测序技术

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2018年03月22日 来源:生物通

摘要:

  在过去的五年里,一些能够提供长读长的新技术兴起,尽管价格较高,但为研究人员提供了全新的基因组分析策略和工具。其中,这个市场上的两个重量级人物是Pacific Biosciences(PacBio)和Oxford Nanopore Technologies(ONT)。

免费索取:

分享到:
  

在高通量测序的市场上,Illumina已经领先了很多年。随着仪器、试剂和耗材的不断改进,测序仪的产量不断翻番。然而,Illumina平台有一个主要缺点:读长短,大约在150-250 bp,这为复杂基因组的比对和组装带来挑战。于是,《GEN》杂志聚焦了近年来新兴的长读长测序技术。

在过去的五年里,一些能够提供长读长的新技术兴起,尽管价格较高,但为研究人员提供了全新的基因组分析策略和工具。其中,这个市场上的两个重量级人物是Pacific Biosciences(PacBio)和Oxford Nanopore Technologies(ONT)。

对从头测序项目而言,短读长并不理想,因为长读长的拼接会更容易,这就像100块的拼图比1000块的轻松很多。短读长技术不可避免地漏掉一些结构变异。最近的一项研究表明,大多数(~77%)的插入被短读长检出算法所忽略。

相比之下,长读长则是研究结构变异、拷贝数变异(CNV)以及DNA-蛋白相互作用的更佳选择。根据PacBio开展的一项研究,长读长更好地捕获了基因异构体。不过,有一点需要注意:大多数软件工具都是为短读长开发的,因此数据分析的工作也许颇具挑战性。

测序平台的比较

PacBio的单分子性质意味着它有着与Illumina不同的数据错误模式。SanDiegOmics的顾问Shawn Baker表示:“一方面,原始错误率非常高(>10%),而Illumina大约是0.5-1%。另一方面,这些错误大多是随机的,这意味着通过数据过采样,一致序列错误率可能非常非常低。”

与之相比,Thermo和Illumina平台的系统错误率更高,过采样有帮助,但只是在一定程度上。Baker表示:“实际上,这意味着PacBio能够对其他平台难以处理的基因组区域进行测序。PacBio的主要缺点是每Gb的成本高,目前比Illumina高5-10倍。”当然,PacBio也在努力提高产量。

2017年发表在《F1000Research》杂志上的一篇论文比较了PacBio和ONT的工具。在这项研究中,研究人员利用两种工具来鉴定转录组。他们的结论是,PacBio测序仪产生了更优质的数据,而ONT工具带来了更高的产量。

不过,PacBio的首席科学家Jonas Korlach博士认为,PacBio和ONT的工具不应该直接比较,因为每个实验并不完全相同。“ONT不再使用2D ONT reads,因此其他人员无法重复这项工作。PacBio的工作也没有采用最新的Sequel系统。简单地说,PacBio的结果严重过时,这使得研究产生了偏差。”

Baker也承认,目前没有太多的测序平台正面比较研究。主要的问题之一可能在于论文发表的时间。“论文发表的时候总是过时的,”Baker指出。

手掌上的测序

如果有任何技术有望打破Illumina的垄断地位,很多评论员认为是纳米孔测序。尽管其他公司(包括罗氏和日立)也在开发纳米孔系统,但此领域最知名的公司是ONT。

ONT最为人熟知的是便携式的MinION测序仪,它与智能手机一般大,通过USB连接到笔记本电脑。更高端的台式测序仪PromethION则包含48个流动槽,提供更高产量。该公司的首席技术官Clive Brown表示:“PromethION的产量高于NovaSeq。同时,它的读长非常长,可开展实时分析,并直接读取RNA和DNA修饰,所有这些只需要一小时或更短的样品制备。”

ONT的技术能够产生非常长的连续序列。去年11月,澳大利亚Garvan医学研究所的James Ferguson宣布,他的团队已实现了970 Kb的读长记录。一个月后,他的同事Martin A. Smith宣布读长超过1 Mb。这个记录似乎在不断打破。

此外,MinION的价格很低,仅为1000美元。其他测序仪的售价最低也要5万美元,最高的则达到百万美元。今年1月,Illumina推出了新型的测序仪iSeq 100,零售价低于2万美元,可以在20小时内测序1 Gb。

尽管读长有优势,但MinION尚不具备与Illumina抗衡的通量。不过,它的便携性也是其他平台无法比拟的。目前,它已用在各种应用中,从非洲和南美洲的病毒追踪,到国际空间站的科学实验。它还有一个新的应用,称为“MinION sketching”,能够快速鉴定细胞系和组织,解决目前科学研究中的重复性问题。

Baker表示:“此平台的缺点在于错误率,尽管在不断改善,但仍然高于Illumina的金标准。此外,虽然单次运行的价格低廉(低至500美元),但每Gb数据的成本仍然很高。”此外,ONT也承认其工具经常会错过均聚物,而PacBio的工具不会。

当然,纳米孔测序领域还在不断地发展。今年年初,英国诺丁汉大学的研究人员利用MinION测序仪进行人类基因组的组装。他们随后利用一种nanopolish软件工具来清理组装结果。将序列与Illumina数据进行比对,可进一步提高读取的准确性。利用这些数据,研究人员填补了人类参考基因组中的12个缺口。

研究人员认为,在这么小的设备上生成了这么大的数据集,这是一项了不起的壮举。

原文检索

Sequencing Goes Long

March 01, 2018 (Vol. 38, No. 5)

我来说两句(0)

[Ctrl+Enter]

加载读者评论......

相关文章:

    加载相关文章......

今日文章:

    加载今日文章......
    加载中......
    加载中......

技术期刊

GE期刊 | 基因快讯

    加载中......
    加载中......

更多>>

技术大讲堂

分子 | 细胞 | 蛋白 | 其它

    加载中......
    加载中......
    加载中......
    加载中......

更多>>

特价专栏

    加载中......

更多>>

会展信息

    加载中......

更多>>

生物通首页 | 生物通首页 | 今日动态 | 生物通商城 | 人才市场 | 核心刊物 | 特价专栏 | 生物直通车 | 科研交流 | 正牌代理商 | 中国科学人 | 新技术专栏 | 技术讲座

版权所有 生物通

Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

联系信箱:

粤ICP备09063491号