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Nature子刊:发布单色靶向测序法

摘要 : 最近,研究人员开发出一种新的边合成边测序(sequencing-by-synthesis)方法,这种方法可让你在非常熟悉的平台上更快、更划算地进行靶向临床测序。相关研究结果发表在最近的《自然通讯》杂志(Nature Communications)。

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最近,研究人员开发出一种新的边合成边测序(sequencing-by-synthesis)方法,这种方法可让你在非常熟悉的平台上更快、更划算地进行靶向临床测序。相关研究结果发表在最近的《自然通讯》杂志(Nature Communications)。

新一代测序(NGS)技术通过降低测序的成本,已经彻底改变了基因组研究。然而,全基因组测序用于诊断目的,仍然是昂贵和复杂的。在临床上,靶向测序的优势是,能够让研究人员集中在疾病相关的基因。但是靶向NGS的临床常规使用,要求便宜的仪器、快速的周转时间,以及一个集成的、强大的工作流程。

边合成边测序(SBS)是一种流行的NGS技术,用于全基因组分析以及靶向测序,当前的SBS平台涉及繁琐的工作流程,或缺乏足够的速度和读长以达到最佳临床效率。现在,Illumina公司的研究人员描述了一种改进的SBS化学过程,来解决这些问题。

本文资深作者Molly He表示:“我们正在寻求,通过简单的样品制备来加快周转时间。”作者描述的这种新方法,使用的是现有的Illumina NGS平台。

所建立的测序方法,利用直接检测荧光标记的核苷酸,因为它们能够整合到生长的DNA链中。这种新方法可以逆转这种范式,专注于DNA聚合酶与固定在一个微流细胞内的DNA模板相结合的动力学。

四种不同核苷酸——G、C、A和T,被一个接一个地添加到一个流动细胞中,连同一个荧光标记的DNA聚合酶。在每个四核苷酸循环过程中,只有模板互补的核苷酸被添加到新合成的DNA中。因为液流洗去了未结合的DNA聚合酶和游离核苷酸,在一个匹配核苷酸的合并过程中,聚合酶发出的荧光信号主要结合到固定的模板。因此,使用一种单一的颜色就可实时检测这些序列。

He说:“我们认为,这种方法会利用天然核苷酸整合的速度和集群技术,这使得Illumina公司测序平台广受大众欢迎。”

在开发这项技术的过程中,He和同事们所遇到的最大挑战是,寻找盐和核苷酸浓度的最佳组合,以最大限度地提高错配核苷酸的分解,以及匹配核苷酸的结合,从而促进良好的核苷酸辨别。

虽然这项技术仍处于概念证明阶段,但这种方法的希望在于,更少的测序周转时间、更长的读数,以及与自动化Illumina平台的兼容性。未来的改进包括:为充分同步化的酶输送引入一种加压流体系统。作者使用一种基于低成本绿色LED的便宜成像系统,演示了核苷酸辨别,他们认为,其他标签如纳米粒子,也可用于各种检测,从而进一步增加了这种方法的通用性。

原文链接:DNA sequencing using polymerase substrate-binding kinetics

Next-generation sequencing (NGS) has transformed genomic research by decreasing the cost of sequencing. However, whole-genome sequencing is still costly and complex for diagnostics purposes. In the clinical space, targeted sequencing has the advantage of allowing researchers to focus on specific genes of interest. Routine clinical use of targeted NGS mandates inexpensive instruments, fast turnaround time and an integrated and robust workflow. Here we demonstrate a version of the Sequencing by Synthesis (SBS) chemistry that potentially can become a preferred targeted sequencing method in the clinical space. This sequencing chemistry uses natural nucleotides and is based on real-time recording of the differential ​polymerase/DNA-binding kinetics in the presence of correct or mismatch nucleotides. This ensemble SBS chemistry has been implemented on an existing Illumina sequencing platform with integrated cluster amplification. We discuss the advantages of this sequencing chemistry for targeted sequencing as well as its limitations for other applications.

来源: Nature Communications 浏览次数:52

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