MGI gene sequencing company

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シーケンサー
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製品モデルDNBSEQ-T7DNBSEQ-G400DNBSEQ-G50
特長超高スループット広汎性効率性
アプリケーション全ゲノムシーケンス、ディープエクソームシーケンス、トランスクリプトームシーケンス、ターゲットパネルプロジェクト。WGS、WES、トランスクリプトームシーケンスなどターゲットDNA、RNA、微生物シーケンス
フローセルタイプFCFCL & FCSFCL&FCS
レーン/フローセル++1レーン4レーンと2レーン1レーン
オペレーションモード超高スループット高スループット中スループット
最大スループット/ラン6Tb1440Gb150Gb
有効リード数/フローセル5000M1500-1800M500M/100M
平均ラン時間PE150、24時間以内約38時間10~66時間
最小リード長PE100SE50SE50
最大リード長PE150SE400PE150
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推奨アプリケーション

アプリケーションタイプ アプリケーション サンプルタイプ ライブラリ調製 適切なシーケンサー シーケンスと解析 レポート
全ゲノムシーケンスWGS血液、唾液、gDNA
DNBSEQ-G400、DNBSEQ-T7
全エクソームシーケンスWES血液、唾液、gDNA
DNBSEQ-G400、DNBSEQ-T7
微生物検出病原菌高速検出血液、脳脊髄液、肺胞洗浄液
DNBSEQ-G50
腸内微生物叢糞便試料
DNBSEQ-G50
微生物検出と耐性分析血液培養
DNBSEQ-G50
腫瘍WESトータルソリューションFFPE、組織、血液
DNBSEQ-G400
ホットスポット遺伝子検出FFPE、組織
DNBSEQ-G50
BRCA1/2検出血液、唾液、頸部細胞
DNBSEQ-G50
肺癌、ALK、NTRK1、NRG1、RET、ROS1、FGFR3、フュージョン、変異などFFPE、組織
DNBSEQ-G50
植物分子育種組織、gDNA
DNBSEQ-G400
植物のWGS組織、gDNA
DNBSEQ-G400、DNBSEQ-T7
RNAトランスクリプトームシーケンス組織、細胞、gDNA、RNA
DNBSEQ-G400、DNBSEQ-T7
RNAシーケンス組織、細胞、gDNA、RNA
DNBSEQ-G400、DNBSEQ-T7
法医学個人識別血液、毛髪、唾液など
DNBSEQ-G400
実父確定検査血液、毛髪、唾液など
DNBSEQ-G50
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DNBSEQ Technology
DNBSEQ Technology
エラー蓄積の無いDNBとアレイ型チップによる高シグナル出力という特長が,正確な検出に貢献します。データ重複が低く,無駄なデータ算出を避けられることは,特に全ゲノムシーケンスや全エキソンシーケンスのようアプリケーションで有効です。
MGIシーケンステクノロジーの概要


MGIのDNAシーケンス装置は、DNBSEQ™と呼ばれる最先端のコアテクノロジーを採用しています。DNB(DNAナノボール)は流路に注入された後に、パターンアレイチップにロードされます。そしてシーケンスプライマーが添加され、DNBのアダプター領域にハイブリダイズします。蛍光標識されたdNTPプローブとDNAポリメラーゼを含むシーケンス試薬を注入すると、シーケンス反応が始まります。DNB上の蛍光標識されたプローブがレーザーにより励起された後に、画像を撮影します。その後、MGI独自のソフトウェアを使用して、画像をデジタル信号に変換します。この情報を使用してサンプルのDNA配列を決定します。

DNBSEQ™には、DNBに関連するすべてのシーケンステクノロジーが含まれています。具体的には、一本鎖環状化DNAからのDNB調製テクノロジー、パターンアレイ、DNBのローディング、cPAS(結合的プローブアンカー合成)テクノロジー、DNBのペアエンドシーケンス技術、流路系および画像撮影システム、ベースコールのアルゴリズムなどがあります。cPASテクノロジーは、BGISEQ-50、BGISEQ- 500、DNBSEQ-G50、DNBSEQ-G400、DNBSEQ-T7など、多様なシーケンスプラットフォームで幅広く使用されています。

他の既存シーケンスプラットフォームと比較すると、DNBSEQ™シーケンステクノロジーには「エラー蓄積の無いDNB調製」および「高密度パターンアレイ」の両方の特長があります。これらの特長によりシーケンス精度は劇的に改善され、WGS/WESアプリケーションにおいては重複率が大幅に低減されます。また、PCRフリーのライブラリ調製法と組み合わせれば、DNBSEQ™では他のプラットフォームよりも優れたSNPおよびIndel検出精度を実現できます。さらに、index hoppingの割合も、DNBSEQ™は他のプラットフォームを大きく下回っています。


調製テクノロジー
DNB調製テクノロジーには、DNAの一本鎖環状化とDNB調製が含まれます。
DNAの一本鎖環状化
DNAの一本鎖環状化:末端にアダプター配列を有するdsDNA(二本鎖DNA)を、加熱変性によりssDNA(一本鎖DNA)とします。元のdsDNAの片側の5’末端および3’末端に対する相補的配列オリゴ(splint オリゴ)をハイブリダイズさせることでssDNAの5両端を繋ぎます(環状化)。ニックはDNAリガーゼにより結合され、一本鎖環状DNAライブラリが形成されます。
DNA single strand circularization
DNBの形成
DNAナノボールは一本鎖環状DNAライブラリをテンプレートとして、ローリングサークル増幅(RCA)により形成されます。様々なサイズのDNA断片は約100~1、000コピーに増幅されます。

シーケンスチップへのロード前に、DNB濃度はQubit測定により簡単に定量することができます。高額な定量化装置や試薬は必要ありません。ローリングサークル増幅(RCA)の主なメリットとしては、増副におけるエラー発生率の減少が挙げられます。RCAには忠実度が極めて高いDNAポリメラーゼを使用し、サイクルごとにオリジナルコピーがテンプレートとして使用されます。これにより、DNBが100~1、000コピーに複製される間に、同じ位置で増幅エラーが蓄積することをを回避することができます。さらに、RCAテクノロジーではPCRなどの他の増幅手法で認められるような、エラー、GCバイアス、ドロップアウトの指数関数的な蓄積を避けることができます。これらすべてが、DNBSEQプラットフォームにおけるシーケンス精度の大幅な向上を実現します。

DNB Making
パターン化アレイ
最先端の半導体製造プロセスを活用して、シリコンチップの表面にパターン化されたDNB結合部位を作製します。このシリコンチップ表面のDNB結合部位間の距離は均一であり、各結合部位は 1 つの DNBのみが結合できる大きさになっています。これにより、隣接する DNB からの蛍光シグナルの干渉が生じることがありません。その結果、高精度のシーケンシング、チップ利用率の向上、そして試薬の最適な使用が実現されます。

DNB のローディング
リン酸バックボーンを有する DNB が酸性条件下で負電荷となっているのに対し、DNB結合部位は正電荷となっています。この正と負の電荷間に働く相互作用により、 DNB は結合部位に配列されます。独自のローディングバッファーにより、数百塩基におよぶシーケンスサイクル中にもシグナルを損なうことなく、 DNB をしっかりと結合部位上に留めておくことができます。
DNB は生成の過程は、スライド表面の結合部位と同じサイズになるように最適化されています。そのため、各結合部位には DNB が1 つしかロードされず、フローセル面積を有効に活用することができます。
Patterned Array and DNB Loading
cPAS

cPAS 技術:シーケンシングプライマーを DNB のアダプター領域とハイブリダイズさせた後、DNA ポリメラーゼを用いて蛍光標識 dNTP プローブを組み込みます。次に、結合されていない dNTP プローブを洗い流し、DNB フローセルをスキャンします(図 :イメージング)。蛍光シグナルをデジタル信号に変換し、MGI 独自のベースコールソフトウェアを使用して塩基配列決定します。イメージング後は再生試薬を加えて蛍光色素を除去し、DNBを次のサイクルに備えます。

数万の突然変異体からスクリーニングされた優れたシーケンシング用ポリメラーゼの採用によってシーケンスケミストリーは大いに進歩しており、1塩基の反応時間は 1 分未満に短縮されています。


cPAS Technology


相補鎖合成

1st ストランドのシーケンシングが完了したら、相補鎖合成用のプライマーおよび鎖置換型ポリメラーゼを添加して、2nd ストランドの合成を開始します。新たに添加したプライマーからを伸長した鎖が、すでに塩基配列が決定されたオリジナルの鎖に到達すると、そこからオリジナルのシーケンシング鎖を置換しながら新しい鎖を合成します。この新たに生成した鎖は(2nd ストランド)オリジナルの DNB に結合した状態が保たれつつも、鎖長が最大になるように最適化されています。この2nd ストランドにシーケンシングプライマーをハイブリダイズさせた後、同じケミストリーによりシーケンシングを行います。2nd ストランド鎖にはより多くのインサート DNA のコピーが含まれており、1st ストランドよりもはるかに強いシグナルが得られ、シーケンシングの精度が向上します。

Pair-End Sequencing Technology

ベースコールアルゴリズム

ベースコールおよびベースコールのクオリティは、すべてのチャネルのシグナル強度に基づいて算出されます。シグナルの特性評価とシーケンシングエラーの関係は、既知のデータモデルに基づいて確立されています。未知のサンプルについての予測シーケンシングエラーは、シグナルの特性評価に基づいて算出されます。クオリティスコアは、phred-33 基準に基づいて算出されます。

MGI は、独自のサブピクセル画像レジストレーションアルゴリズムを開発しました。これにより、サブピクセルレベルで画像の強度を検出することができ、またベースコールの精度が大幅に向上します。

当社は業界トップクラスのテクノロジーを駆使し、GPU アクセラレーションアルゴリズムを組み入れて、実行効率を最適化するとともに、リアルタイムの画像解析およびベースコールを採用することで、データ処理の速度と精度を飛躍的に向上させました。

Base Calling Algorithm 1
Base Calling Algorithm 2