«Результаты, которые были опубликованы сегодня в журнале Nature Methods, подтверждают концепцию технологии, а методы закладывают основу для ее использования для секвенирования геномов все более сложных организмов, в конечном итоге включая людей», — сказал доктор Джаред Симпсон, главный исследователь. в Институте онкологических исследований Онтарио и ведущим автором исследования.«В этом устройстве удивительно то, что оно во много раз меньше обычного секвенсора — вы просто подключаете его к ноутбуку с помощью кабеля USB», — сказал Симпсон. «И хотя наша работа — демонстрация возможностей технологии, наиболее значительный прогресс достигнут в методах. Мы смогли математически смоделировать секвенирование нанопор и разработать способы реконструкции полных геномов с помощью этого крошечного секвенатора».
В то время как стандартные платформы для секвенирования могут либо генерировать огромные объемы данных, либо считывать достаточно длинные участки генома, чтобы обеспечить полную реконструкцию, устройство Nanopore может достичь обеих целей, согласно Симпсону. «Длинные чтения необходимы для сборки наиболее повторяющихся частей генома, но нам нужно много чтений, если мы хотим секвенировать человеческие геномы. Небольшой размер MinION предполагает, что есть место для масштабирования и секвенирования более крупных и сложных образцов», — сказал Симпсон.Недостатком технологии является то, что производимые ею единичные считывания в настоящее время намного менее точны, чем считывания, производимые более крупными устройствами. Для исправления ошибок необходимы сильные инструменты биоинформатики.
Методы, разработанные Симпсоном и его коллегами, позволяют преодолеть частоту ошибок и вычислить более точную конечную последовательность.«Это был фантастический пример успешного сотрудничества между Канадой и Великобританией в исследованиях на расстоянии», — сказал доктор Николас Ломан, соавтор статьи и независимый научный сотрудник Института микробиологии и инфекций Университета Бирмингема. . «Мы изучили новые способы работы, включая проведение хакатона для изучения разработки новых алгоритмов и использования общих вычислительных ресурсов в облачной инфраструктуре для микробной биоинформатики (CLIMB), финансируемой Советом по медицинским исследованиям, базирующейся в Мидлендсе и Уэльсе».Разработанный авторами метод сборки состоял из трех этапов.
Во-первых, перекрытия между считываниями последовательностей обнаруживаются и исправляются с использованием процесса множественного выравнивания. Затем исправленные чтения собираются с помощью ассемблера Celera, и, наконец, сборка уточняется с использованием вероятностной модели электрических сигналов, вызванных движением ДНК через нанопору.«Эта работа имеет невероятный потенциал», — сказал доктор Том Хадсон, президент и научный директор Института онкологических исследований Онтарио. «В увеличенном масштабе эта технология однажды может быть использована для секвенирования геномов опухолей.
Портативная природа устройства позволит сделать секвенирование гораздо более доступным, предоставляя возможность более персонализированной диагностики и лечения большему количеству пациентов».