今はDNAシークエンシング技術の黄金時代です。サンガー支配のランドスケープで牽引を得た合成によるシーケンシングツールから単一分子およびナノポアシーケンシングまで、各用途に適したシーケンサーを見つける機会がこれまで以上に増えています。
現在、新しいタイプのシーケンシング技術が登場しています。拡張によるシーケンシング(SBX)。読み取り長が50bpから1,000塩基を超えるまで延び、ほぼリアルタイムの分析を可能にする高速な配列決定速度を有するSBXは、体細胞または生殖細胞系列全ゲノムシーケンシングまたは他の用途に関心のある実験室に適している可能性があります。
ユニークなSBXアプローチは、より容易でより正確な分析のために元の分子の拡張バージョンを作成する新規化学と組み合わせたナノポアシーケンシング法の進歩を組み込んでいる。ナノポアシーケンシングは多くの利点を提供するが、開発者は、分子がナノポアを通り抜けすぎて誤って近接した他の塩基から信号を拾い上げたり、塩基が欠落したりすることなく、順に各塩基から信号を検出するという課題に長い間苦労してきた。SBXアプローチは、核酸をそれらのヘリカル骨格から分離し、新規レポーターを活用し、それらの間の距離を増加させながら正しい配列を維持して、ナノポアを介したより正確な検出を可能にすることによって、この問題を克服する。
SBXプロセスは、相補的分子の作製から始まり、続いてXpandomerと呼ばれるポリマーに分子を拡大する生化学反応が行われ、次いでナノポアリーダーに通すことで個々の分子の迅速な配列決定が可能になります。高密度センサアレイに数百万のナノポアが埋め込まれているので、大規模なシーケンスが可能になります。SBX技術では、1秒間に数億塩基を読み取ることができます。
Xpandomerの構築
Xpandomerは、元のDNA鋳型を伸長し、その配列を各塩基間のより大きな距離を有するポリマーにコードする変換プロセスから作製されます。Xpandomerは、拡張可能なヌクレオチド三リン酸又はX-NTPから構築されます。X-NTPは4つあり、1つは各塩基に対応し、互いに容易に区別されるように操作されています。X-NTPは、元の鋳型をXpandomerに変換する複製プロセス中に基質として作用します。XPシンターゼと呼ばれるポリメラーゼを燃料として、このプロセスは、GC含有量によって刺激されることなく、優れた生の読み取り精度およびより長い読み取り長を達成することが実証されています。最終的なXpandomerは、最初のDNA鋳型よりも50倍超長くなります。
配列を読み取る
DNA鋳型がXpandomerに変換されると、各塩基の同一性を検出することができる生物学的ナノポアを通して供給される準備が整います。ポリマーは、分子を一度に1塩基ずつ移動させる電気パルスを使用して細孔を通って誘導されます。
【図1（左）】配列決定されている222mer鋳型の二次構造。この構造は、ベクタービルダーのDNA二次構造予測ツールによって生成さました。
com図2（右）：ホモポリマー、リピート、及びヘアピン領域のSBX配列決定を実証するイオン電流トレースの拡大領域。プレプリントから撮影（詳細は下記参照）。
数百万のポアが一度に実行されるため、SBX技術は、ポリマーが読み取られているときでも塩基呼び出しを開始し、配列要件が満たされた後に実行を停止することをユーザが可能にするはずです。データ処理も実行中に開始することができ、シーケンスデータが収集され続けている場合でも研究者が早期に分析を開始することができます。固定実行時間を有するほとんどのシーケンサとは異なり、SBX実行時間は、小さなバッチ多重化または長い読み取りのための最適化などの様々な必要性をサポートするように調整可能です。
SBX Advantages
SBX技術は、柔軟性と性能を念頭に置いて設計されました。これは、今日の他のシーケンシング技術と比較して多くの利点を提供し、科学者はその性能を改善し続けるために研究しています。現在の利点には以下の通りです。
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- 検体のニーズに合わせて調整可能な柔軟な操作
- HG001全ゲノムサンプルの>99.80%(SNV)および>99.7%（インデル）のF1スコアが実証された高精度
- 非常に高いスループット、>30倍で1時間で7つのゲノムをシーケンシングする能力、>1時間のシーケンシングで5Bの二重鎖リード
- 50bp～>1000bpにわたる柔軟なリード長
- 緊急サンプル向けの超高速ワークフローオプション（サンプルからバリアントコール形式まで7時間未満）
- スケーラブルで再利用可能なセンサモジュールによって可能になるコスト効率
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現時点では、SBX技術はまだ開発中であり、研究用のみです。SBX技術の技術的な詳細、およびパイロット・シーケンシング・プロジェクトからの結果については、このプレプリントを参照してください。
