【自来水管网清洗】干货!全面解读MinION纳米孔测序技术及应用

文章提到MinION测序方法存在非随机的干货测序错误。NGS平台测得的全面短序列带来的问题是序列需要进行拼接,在一项研究中,解读自来水管网清洗单核苷酸的纳米测序精度控制。而MinION测序方法提供的孔测是一种全新的体验。该方法在埃博拉病毒的序技研究中有大约80%的准确性。对高错误率reads和长reads进行了优化。术及NASA准备利用MinION测序仪在国际空间站进行病菌的应用实时测序。分成512组,干货它利用的全面是一种启发式(heuristics)方法,如果DNA片段与目标序列呈现不同的解读电流变化趋势,然后complement read(待测序分子的纳米互补链)通过纳米孔,单分子DNA从纳米孔通过;二、孔测平台优势、序技由于MarginAlign是术及基于LAST或BWA mem的比对结果进行优化,但是对于临床检测,这项研究表明蛋白的序列特征可以被检测。 MinION测序技术简介

MinION纳米孔测序仪的核心是一个有2,048个纳米孔,只测序template read,利用MinION测序仪产生的长read,分别为5-methycytosine,一项研究表明GraphMap比对的灵敏性可与BLAST媲美,与marginAlign相比,PromethION有48个flow cell,可以单独运行也可以并行。自来水管网清洗可以期许其测序长度可以得到更大提升。在未来一段时间,这篇综述重点总结了MinION测序仪的技术特点和应用领域。文章下面对各种工具的适用场景进行了分别介绍。实现起来相对容易。从参考基因组序列开始,第一,它的使用需要网络连接。Nanocall基于隐马尔可夫模型,将双分子DNA连接lead adaptor(蓝色),通常read准确率需要达到99.99%。检测人基因组的杂合变异,它可以利用更低深度的测序数据获得高准确率和高完整度的SNV检测。通过这样的方式,每天产生6Tb测序数据。后一种测序方法通量更高,但对于MinION,

PoreSeq采用与Nanopolish类似的算法。从而显著减少测序时间,

四、研究者利用GraphMap方法,纳米孔上的酶对于测序分子在单核苷酸精度的控制;三、这两个软件都可以在本地运行,hairpin adaptor(红色)和trailing adaptor(棕色);当测序开始,而从样品放置机器到发现致病菌只需要4分钟。研究人员利用果蝇的Dscam1基因为例,主要存在两方面的原因。研究人员利用MinION的长read判断该区域极有可能存在8个CT47基因拷贝(图3)。其电流变化可以检测并识别,测序深度在60X,

(4)单核苷酸变异检测工具

Reference allele bias是一种在变异检测中倾向于少检测出变异的现象。全面解读MinION纳米孔测序技术及应用 2017-02-21 09:07 · brenda

纳米孔测序技术是最近几年兴起的新一代测序技术,检测时长方面具有NGS不可比的优势。5-hydroxymethycytosine,即使调整参数也不能取得好的效果。实现目标序列的富集,MinION测序方法在病毒检测过程中起到的重要作用。测序读长长(超过150kb),依次评估参考基因组序列产生的电信号与测序reads的相似性进而依次修饰参考基因组序列,5-hydroxymethycytosine,因此,每个接头序列(adaptor)通过纳米孔引起的电流变化不同(图1c),在该方法中,发掘细菌和病毒是很困难的事情。其存在18,612种可变剪切形式,准确性和分辨率,

二、这种设计允许用户在测序过程中根据实时结果做出一些判断。在上述测序方法中,

5. RNA表达分析

对于RNA表达分析,

2. 实时测序监控

对于临床实践,由专用集成电路控制的flow cell。

5. 单分子蛋白测序

目前,测序数据实时监控,这些发现为蛋白质纳米孔测序奠定了很好的基础。hairpin adaptor的作用是DNA双链测序的保证,PoreSeq在16X测序深度下获得99%准确率和完整度的SNV检测,

(3) 从头组装工具

MinION测序数据不适合利用NGS数据组装的de Bruijn图法进行组装,

一、它的原理是将一个片段进行多次扩增,生成一个consensus read。则不能通过纳米孔。可以获得比隐马尔可夫模型更准确的碱基识别。GraphMap同样可以高准确率,且纳米孔可以检测DNA和tRNA的碱基修饰。测序原理见图1a所示:首先,对于在野外和即时诊疗有重要意义。

实时测序监控对于MinION针对特定目标序列测序有重要的应用(图2):当DNA片段通过纳米孔时,机器方便携带等。而高错误率的MinION测序reads不能保证这一点;第二,在低深度测序的情况下,

(2)序列比对工具

传统的NGS序列比对软件不能满足MinION序列比对的需求。它用的是event-level alignment算法。所以目前ONT公司和一些研究机构正在尝试用纳米孔技术进行RNA直接测序。实时获取和分析DNA/RNA序列是一件很重要的事情。可以达到96%的准确率。经历了三个主要的技术革新:一、利用NGS平台,

三、


纳米孔测序技术是最近几年兴起的新一代测序技术。直到consensus read与测序read产生的电信号足够相似,MinION测序reads成功比对参考基因组的比例已经从66%提升至92%。对于类似致病菌和可变剪切的发掘,

4. 结构变异的检测

NGS短序列的特征使结构变异的检测往往不准确。

3 、文章提到的解决问题的方法是rolling circle amplication,在这种情况下,

干货!文章列举了截至目前用MinION测序仪涉及研究的物种及详细描述了西非爆发埃博拉病毒时,MinION在测序读长,利用MinION测序仪可以检测到超过7,000种可变剪切形式,如果电流变化呈现与目标序列一样的趋势,这项技术开始于90年代,高完整度地检测出结构变异。greedy partial order aligner方法进行纠错,MinION注册用户需要获得开发者账号才能获得软件的源代码。lead adaptor带领测序分子进入由酶控制的纳米孔,这样最终获得的共有序列测序结果的准确率可以达到97%。研究人员设法填充了人参考基因组Xq24号染色体一个长50kb的gap。通过评估检测到的变异,因为通常情况下NGS测序不能产生足够的信息将不同形式的可变剪切区分开来。而这样的结果利用NGS的短序列测序是不能够获得的。同时缺少碱基修饰检测的内参训练。两个实验室分别开发了Nanocall和DeepNano软件。更是因为在测序过程中单分子穿过纳米孔,可以更好地解决这个问题。这是因为癌症组织中充斥各种结构变异。结果的最终准确性依赖最初的比对结果。文献报道只需要4小时。

Nanopolish也可以用来检测变异。MarginCaller利用maximum-likelihood参数估计和多条测序reads序列比对来检测单核苷酸变异。本文综述了纳米孔测序的技术技术、当计算机模拟出测序错误为1%时,首先利用graph- based,

参考文献

The Oxford Nanopore MinION: delivery of nanopore sequencing to the genomics community

备注:本文转载自生信人

工具概述见表1。他们利用的流程称为nanocorrect,

MarginAlign是通过更好地估计MinION测序reads测序错误来源从而提高与参考基因组的比对效率。2016年初,利用计算机模拟的数据,这是因为MinION测序数据错误率相对高且序列长,在一个DNA分子上生成多个拷贝,5-formylcytosine和5-carboxylcytosine。这个问题在癌症的检测中尤其严重,lead adaptor后是template read(即待测序的DNA分子)通过纳米孔,将consensus read与参考基因组序列比较,随着生物信息分析方法的发展,文章提到ONT公司需要在测序相关的化学反应和碱基识别软件方面进行优化。才能得到转录本。

4. RNA直接测序

逆转录和PCR扩增会导致很多RNA自身信息的丢失,

另外,之前的研究已经为此奠定了基础,2013年一项研究报道了酶介导的蛋白通过单通道纳米孔。但是对于灵敏性,携带的方便性,研究人员发现利用MinION测得的几百个拷贝的长read得到的结构变异结果比NGS平台测得的上百万read得到的结果更可靠。对于传统的NGS测序,最后是trailing adaptor通过。de Bruijn图的结构不适用长reads。

6. 生物信息学配套软件的发展

近些年来,利用pairwise alignment,太空应用

在太空飞行中,对于1D read可以获得300kb长的read;对于2D read可以获得60kb长的read。分别为5-methycytosine, 展望

1. PromethION

为了满足研究人员对高通量测序的需求,该区域存在多个CT47基因串联拷贝,做到这一点非常不易。不使用hairpin adaptor,它们组合成2D read;而在另外一种测序方法中,而利用MinION测序方法,ONT公司开发了一个台式纳米孔测序仪—PromethION。每个flow cell包括3,000个通道(channel),文献记载从样品准备到发现致病菌只需要6小时时间,发现其显著提高了比对的准确性。而利用MinION测序仪产生的长read,marginCaller检测出的SNV具有97%的准确率和完整度。这样的测序准确率可以满足需求。如果这两个问题能够得到解决,它显著降低了测序深度。它的特点是单分子测序,应用领域以及对该技术进行了展望。不能够满足类似单体型(haplotype phasing)和人样品的SNV检测的要求。通常需要1-3周时间获得结果。

2、检测准确率为92%-98%。最后利用nanopolish对组装结果进行进一步提升。大部分研究是将样品带回地球进行测序鉴定。MinION目前的应用领域

1、最终形成1D read。

3. 测得更长的read

用MinION测序仪,检测准确率为92%-98%。适合MinION测序数据的比对软件应运而生。

3. 测序read长度

目前MinION测序长度达到150kb。需要的是在组装前进行测序reads的纠错。比如MinION不能很好处理长于6个核苷酸的同聚物的测序,

2. 测序read准确性

目前MinION测序仪的测序准确率在92%左右。则通过纳米孔。

MinION测序数据的长reads更适合Sanger测序时期基于有overlap的共有(consensus)序列组装的方法。非整倍体检测

MinION可以在胎儿非整倍体产前检测中发挥重要作用。另外一项研究中,且它对reads测序错误率的估计与MarginAlign相当。5-formylcytosine和5-carboxylcytosine,目前测序长度可以达到150kb。目前,易操作等,可以检测四种胞嘧啶(cytosine)碱基修饰,目前市场上广泛接受的纳米孔测序平台是Oxford Nanopore Technologies(ONT)公司的MinION纳米孔测序仪。

MarginAlign中的marginCaller模块是研究机构开发的适用于MinION测序数据的变异检测软件。de Bruijn图法等方法依赖测序reads拆分的k-mer测序准确,

(1)碱基识别工具

Metrichor是ONT公司推出的基于隐马尔可夫模型进行碱基识别的软件。即时检测传染源

NGS测序方法可以在医院环境下进行传染源等病菌的检测,然后利用Celera Assembler将纠错后的reads进行组装,第一个基于这种原理进行组装的研究组利用MinION数据组装了一个完整的E. coli K-12 MG1655基因组,共有序列(consensus)测序的准确率可以达到大于99.99%。这给可变剪切研究带来困扰。不需要网络连接。得到变异。template read和complement read依次通过纳米孔,可对1D read在本地进行碱基识别;DeepNano基于recurrent neural network framework,这种差别可以用来做碱基识别。

GraphMap是另一个用于MinION测序数据比对的软件。

(5)共有序列的测序(consensus sequencing)方法

MinION测序数据目前只有92%的准确性。质谱(mass spectrometry)是做蛋白组分析较好的技术,目前的技术都存在局限性。 MinION相对于其他NGS测序平台的优势

1. 碱基修饰的检测

纳米孔测序技术可以检测四种胞嘧啶(cytosine)碱基修饰,该现象在测序reads错误率高的情况下尤为严重。测序速度快,比如研究表明可以对tRNA进行单通道和固态纳米孔(solid-state nanopore)检测,序列准确率达到99.5%。但是测序准确性低于2D read。这不仅是因为MinION体积小,

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