Pourquoi choisir le séquençage par nanopore - Avantages du séquençage par nanopore

L'adoption de la technologie de séquençage par nanopores est motivée par ses avantages sans précédent, répondant efficacement à de nombreux défis techniques. Ces avantages comprennent des longueurs de lecture exceptionnelles, le séquençage direct de l'ADN/ARN, de véritables capacités en temps réel, l'élimination de la nécessité d'un investissement substantiel dans l'équipement de séquençage, l'évolutivité (séquenceurs portables ou de bureau), une préparation de bibliothèque en 10 minutes, une haute fidélité et la capacité de séquençage à haut débit de données adaptée à l'analyse génomique à grande échelle.

Longueurs de lecture ultra-longues

Dans le domaine du séquençage par nanopores, les longueurs de lecture ultra-longues s'alignent étroitement avec les tailles des fragments d'entrée. Ce type de longueur de lecture n'est pas limité par l'équipement de séquençage, permettant aux utilisateurs de moduler les longueurs de fragments à travers les protocoles de préparation de bibliothèque utilisés. À ce jour, les longueurs de fragments d'ADN rapportées ont dépassé un record de plus de 2 mégaoctets, avec la plus longue longueur de lecture de séquençage direct d'ARN atteignant jusqu'à 26 000 nucléotides. Des longueurs de lecture étendues offrent une approche plus définitive pour aligner et faire correspondre les séquences d'ADN ou d'ARN, permettant la génération d'assemblages génomiques de haute qualité, plus complets et continus. Cet avantage est particulièrement prononcé dans les génomes de plantes et les génomes avec de grandes variations structurelles et des régions répétitives de haut niveau. À l'instar de l'assemblage d'un puzzle, des longueurs de lecture plus longues simplifient le processus d'assemblage.

Séquençage direct

La technologie des nanopores, ancrée dans les principes de l'électronique, nous donne la capacité de séquencer directement l'ADN et l'ARN bruts. Ce processus contourne la nécessité de copier l'ADN, de synthétiser des chaînes ou de convertir des nitrates, préservant ainsi l'intégrité des informations de modification de base (telles que 5mC, pseudouridine, m6A) tout en économisant du temps et des coûts. Ces informations, ainsi que les signaux bruts générés lors des séquences, sont conservées et peuvent être analysées à tout moment. Grâce à l'application de la technologie des nanopores, nous pouvons réaliser un séquençage direct sans la nécessité de PCR, évitant les problèmes liés aux biais d'amplification et simplifiant le processus de préparation de bibliothèque.

Séquençage en temps réel

Contrairement à l'approche traditionnelle de séquençage qui fournit des données en vrac après l'achèvement d'une course, la technologie des nanopores a ouvert une ère de séquençage dynamique en temps réel, fournissant des résultats tels que l'identification de pathogènes en quelques minutes. Pendant le processus de séquençage, l'ADN traverse rapidement le nanopore, avec un taux augmentant d'un initial de 35 bases par seconde à 450 bases par seconde actuellement. Chaque lecture complétée sur l'array nécessite seulement quelques secondes pour l'analyse des données, éliminant le besoin d'attendre des heures, voire des jours. Les utilisateurs peuvent évaluer la qualité et l'état de l'échantillon tôt dans le processus de séquençage et arrêter le séquençage une fois que des données suffisantes sont obtenues. Ce temps de réponse rapide de l'échantillon au résultat détient un potentiel immense pour l'avenir dans le diagnostic des maladies infectieuses, la surveillance dynamique sur site des épidémies et d'autres applications de diagnostic des maladies.

Séquençage à la demande

Dans la technologie de séquençage par nanopores, les utilisateurs ont l'autonomie de contrôler le temps de séquençage, l'emplacement et le nombre de puces requises, ce qui la distingue des méthodes de séquençage traditionnelles. Par exemple, la puce de séquençage compacte à usage unique, Flongle, est adaptée pour des contrôles de qualité rapides, des expériences génomiques et un séquençage ciblé à petite échelle. Le dispositif de séquençage portable, MinION, pesant à peine 100 grammes, facilite le séquençage d'échantillons à tout endroit. Les séquenceurs de bureau, GridION et PromethION, sont équipés respectivement de 5 et 24 ou 48 puces de séquençage. Chaque puce peut fonctionner indépendamment ou simultanément, prenant en charge le transfert de données en temps réel. Par conséquent, les utilisateurs peuvent sélectionner le nombre de puces en fonction de la quantité d'échantillons et initier ou arrêter des expériences selon les besoins en données.

Séquençage économique

Le séquençage traditionnel à haut débit a un coût élevé, nécessitant des investissements allant de centaines de milliers à des millions de RMB pour commencer. En revanche, le kit de démarrage pour le séquençage par nanopores coûte actuellement seulement quelques centaines de dollars, incluant le séquenceur MinION, deux puces de séquençage, un kit de préparation de bibliothèque et un kit de nettoyage. Avec la capacité de séquencer jusqu'à 60 gigaoctets de données, ces deux puces offrent une solution économique pour l'analyse génomique.

Flexible et évolutif

Les dispositifs de séquençage par nanopores d'Oxford partagent une technologie de base commune, permettant aux utilisateurs d'ajuster facilement les expériences en fonction des besoins d'application. Du Flongle compact et du MinION portable aux séquenceurs de bureau GridION et PromethION, ces dispositifs répondent à un éventail d'échelles expérimentales. Ils sont applicables à des expériences de séquençage à la demande, allant d'essais uniques à des projets ultra-haut débit, fournissant des longueurs de lecture rapides et longues, ainsi qu'un séquençage direct de l'ADN ou de l'ARN en temps réel. Le processus de préparation de bibliothèque pour l'ADN ou l'ARN dans le séquençage par nanopores est simple, avec les méthodes de préparation de bibliothèque les plus rapides ne prenant que 5 à 10 minutes, impliquant l'ajout d'adaptateurs de séquençage et de protéines motrices aux extrémités moléculaires de l'échantillon.