次世代シークエンシング:
原理、方法、データ解析などの基礎

informatics/bioinformatics/ngs
2018/10/24 更新

  1. 概要: 次世代シークエンシングとは
    • 機械による違い
  2. イルミナシークエンシングの原理

  3. 関連ページ

広告

概要: 次世代シークエンシングとは

機械による違い

NGS の業界では、プラットフォームという言葉がよく使われる。とりあえず各プラットフォームの特徴を表にしておく。

非常に大雑把に言うと、2012 年の時点で比較的リードが長い Roche 454 系と、リードが短い Life Science の SOLiD、Illumina の HiSeq 系に分けられる。


Platform

リード長
解析塩基数/run, 時間

その他特徴など

Roche 454 GS FLX+

up to 1 kb
700 Mb/run in 23 h

Cited from this page. Roche 454 の原理は pyrosequencing である。

Roche 454 GS Jr.

up to 700 b
35 Mb/run in 10 h

Cited from this page. GS FLX の廉価版。

HiSeq 2000

50 b 前後
600 Gb/3-10 days

Ref 6, Illumina 社。

SOLiDv4

50 - 100 b
120 Gb/up to 14 days

Ref 6, Life Sciences 社。


広告

イルミナシークエンシングの原理

まず DNA を断片化し、タグをつける (図; ref 7)。


Illumina のフローセルには、タグ配列と相補的なオリゴヌクレオチド (図; ref 8) が並んでおり...


DNA と図 (ref 9) の 1 および 2 のようにハイブリする。ここにプライマーを加え、PCR をする。


PCR で使われる dNTP は、蛍光ラベルされている。配列を読む過程を箇条書きにしてみる。

  1. 蛍光ラベルした 4 種の dNTP のうち、1 種類を加える。
  2. たとえば dATP を加えると、もとの配列が T であるスポットにのみ dATP の伸長反応が起こる (図, ref 10)。
  3. 反応後、未反応試薬を除去し、蛍光を観察する。TT と 2 塩基連続していれば、蛍光強度も 2 倍になる。
  4. 蛍光を除去し、次のサイクルへ進む。

次世代シークエンシングのポイントは、以上の反応を 4 千万個以上 (11) 並列して行えることである。これによって、短時間に大量の塩基配列を得ることが可能になる。


広告

コメント欄

フォーラムを作ったので、各ページにあるコメント欄のうち、コメントがついていないものは順次消していきます。今後はフォーラムをご利用下さい。管理人に直接質問したい場合は、下のバナーからブログへ移動してコメントをお願いします。


References

ページ分割のため本文中に引用されていないものがありますが、番号と本文は対応しています。

  1. yokaのblog. 次世代シーケンスデータベース (SRA) の見かた. Link: Last access 2018/02/05.
  2. Last access 2018/02/05.
  3. Last access 2018/02/05.
  4. Palmsonntagmorgen. SRAからfastqを取得する. Link: Last access 2018/02/05.
  5. Last access 2018/02/06.
  6. Liu et al. 2012a. Comparison of next-generation sequencing systems. J Biomed Biotechnol, 251364.
  7. By DMLapato - Own work, CC BY-SA 4.0, Link
  8. By DMLapato - Own work, CC BY-SA 4.0, Link
  9. By DMLapato - Own work, CC BY-SA 4.0, Link
  10. By DMLapato - Own work, CC BY-SA 4.0, Link
  11. イルミナシーケンサーの原理, イルミナ株式会社. Pdf file.