Впервые секвенирован полный геном живого организма с помощью устройства размером со смартфон
Исследователи из Канады и Великобритании впервые de novo секвенировали и собрали полный геном живого организма — бактерии Escherichia coli — с использованием устройства MinION от Oxford Nanopore, секвенатора, который помещается на ладони.
Результаты, опубликованные в журнале Nature Methods, подтверждают работоспособность технологии. Разработанные методы закладывают основу для секвенирования геномов всё более сложных организмов, в конечном итоге включая человека, — заявил доктор Джаред Симпсон, ведущий автор исследования.
Ключевым достижением стали именно методы. Учёные смогли математически смоделировать нанопоровое секвенирование и разработать способы реконструкции полных геномов с этого крошечного секвенатора.
В отличие от стандартных платформ, которые либо генерируют огромные объёмы данных, либо считывают достаточно длинные фрагменты генома, устройство Nanopore потенциально способно достичь обеих целей. Длинные чтения необходимы для сборки самых повторяющихся участков геномов, а для секвенирования геномов человека требуется много чтений. Малый размер MinION указывает на возможность масштабирования для работы с более крупными и сложными образцами.
Недостатком технологии является то, что отдельные чтения, которые она производит, в настоящее время гораздо менее точны, чем чтения с более крупных устройств. Для коррекции ошибок необходимы мощные биоинформатические инструменты. Методы, разработанные Симпсоном и коллегами, позволяют преодолеть высокий уровень ошибок и вычислить более точную итоговую последовательность.
Метод сборки, разработанный авторами, состоял из трёх этапов:
- Обнаружение и коррекция перекрытий между прочтениями последовательностей с помощью процесса множественного выравнивания.
- Сборка скорректированных чтений с использованием ассемблера Celera.
- Уточнение сборки с помощью вероятностной модели электрических сигналов, вызванных движением ДНК через нанопору.
Масштабирование этой технологии в будущем может позволить секвенировать геномы опухолей. Портативная природа устройства сделает секвенирование гораздо более доступным, открыв возможность более персонализированной диагностики и лечения для большего числа пациентов.