ADVANCED SEQUENCING TECHNOLOGIES

Similar documents
Pikkade järjestuste koopiaarvu varieerumine inimese genoomis. Priit Palta

Biochemistry 412. New Strategies, Technologies, & Applications For DNA Sequencing. 12 February 2008

Lecture #1. Introduction to microarray technology

Third Generation Sequencing

Human genome sequence

Opportunities offered by new sequencing technologies

Outline. General principles of clonal sequencing Analysis principles Applications CNV analysis Genome architecture

Sequencing technologies. Jose Blanca COMAV institute bioinf.comav.upv.es

Recent technology allow production of microarrays composed of 70-mers (essentially a hybrid of the two techniques)

Research school methods seminar Genomics and Transcriptomics

Ultrasequencing: Methods and Applications of the New Generation Sequencing Platforms

- FACILITY LAYOUT DESIGN - 5S WORKPLACE ORGANISATION BRIAN SAINSBURY / ROMAN ZAHHAROV 08/02/12

Sequencing technologies. Jose Blanca COMAV institute bioinf.comav.upv.es

Horisont 2020 Ühiskonnaprobeem 1:

2/5/16. Honeypot Ants. DNA sequencing, Transcriptomics and Genomics. Gene sequence changes? And/or gene expression changes?

Gene Expression Technology

Genome Sequencing. I: Methods. MMG 835, SPRING 2016 Eukaryotic Molecular Genetics. George I. Mias

LATE-PCR. Linear-After-The-Exponential

Next Gen Sequencing. Expansion of sequencing technology. Contents

DNA-Sequencing. Technologies & Devices

CSC Assignment1SequencingReview- 1109_Su N_NEXT_GENERATION_SEQUENCING.docx By Anonymous. Similarity Index

Next Generation Sequencing Lecture Saarbrücken, 19. March Sequencing Platforms

Sequencing techniques and applications

DNA-Sequenzierung. Technologien & Geräte

Introduction to BioMEMS & Medical Microdevices DNA Microarrays and Lab-on-a-Chip Methods

High Throughput Sequencing Technologies. J Fass UCD Genome Center Bioinformatics Core Monday June 16, 2014

Next Generation Sequencing Technologies. Some slides are modified from Robi Mitra s lecture notes

Welcome to the NGS webinar series

Introduction to Bioinformatics and Gene Expression Technologies

Introduction to Next Generation Sequencing (NGS) Andrew Parrish Exeter, 2 nd November 2017

DNA-Sequencing. Technologies & Devices. Matthias Platzer. Genome Analysis Leibniz Institute on Aging - Fritz Lipmann Institute (FLI)

Erinevate in silico meetodite võrdlus PCR praimerite kvaliteedi parandamiseks

DNA-Sequencing. Technologies & Devices. Matthias Platzer. Genome Analysis Leibniz Institute on Aging - Fritz Lipmann Institute (FLI)

UF Center for Pharmacogenomics. Explanation of Services. UF Center for Pharmacogenomics Services

IMGM Laboratories GmbH. Sales Manager

Genome Sequencing Technologies. Jutta Marzillier, Ph.D. Lehigh University Department of Biological Sciences Iacocca Hall

Introduction to Next Generation Sequencing (NGS)

Targeted Sequencing Using Droplet-Based Microfluidics. Keith Brown Director, Sales

VAJALIK, KUID MITTE PIISAV

Bioinformatics Advice on Experimental Design

Introductie en Toepassingen van Next-Generation Sequencing in de Klinische Virologie. Sander van Boheemen Medical Microbiology

DNA Microarray Technology

Sept 2. Structure and Organization of Genomes. Today: Genetic and Physical Mapping. Sept 9. Forward and Reverse Genetics. Genetic and Physical Mapping

Please purchase PDFcamp Printer on to remove this watermark. DNA microarray

Next Generation Sequencing: An Overview

BENG 183 Trey Ideker. Genome Assembly and Physical Mapping

Next Generation Sequencing. Jeroen Van Houdt - Leuven 13/10/2017

Announcements. Coffee! Evalua,on. Dr. Yoshiki Sasai, R.I.P.

CMPS 3110 : Bioinformatics. High-Throughput Sequencing and Applications

Getting the Most from Your DNA Analysis from Purification to Downstream Analysis. Eric B. Vincent, Ph.D. February 2013

Analysing genomes and transcriptomes using Illumina sequencing

This document is a preview generated by EVS

DNA Arrays Affymetrix GeneChip System

Sequencing Theory. Brett E. Pickett, Ph.D. J. Craig Venter Institute

Multiple choice questions (numbers in brackets indicate the number of correct answers)

Applications and Uses. (adapted from Roche RealTime PCR Application Manual)

Next Generation Sequencing Technologies. Rob Mitra 1/30/17

Ion S5 and Ion S5 XL Systems

Biotechnology and Genomics in Public Health. Sharon S. Krag, PhD Johns Hopkins University

DNA Workflow. Marine Biological Laboratory. Mark Bratz Applications Scientist, Promega Corporation. August 2016

SNP GENOTYPING WITH iplex REAGENTS AND THE MASSARRAY SYSTEM

Next Generation Sequencing for Metagenomics

Pyrosequencing. Alix Groom

Cancer Genetics Solutions

How much sequencing do I need? Emily Crisovan Genomics Core

Microarray Sequencing of Mitochondrial Genome Uncovers New Clues for Cancer Detection by Wes Conard

This document is a preview generated by EVS

HiSeqTM 2000 Sequencing System

NPTEL VIDEO COURSE PROTEOMICS PROF. SANJEEVA SRIVASTAVA

Chapter 10 Analytical Biotechnology and the Human Genome

Galina Gabriely, Ph.D. BWH/HMS

Structural variation. Marta Puig Institut de Biotecnologia i Biomedicina Universitat Autònoma de Barcelona

Chapter 20: Biotechnology

Complementary Technologies for Precision Genetic Analysis

Axygen AxyPrep Magnetic Bead Purification Kits. A Corning Brand

Next-Generation Sequencing. Technologies

Ion S5 and Ion S5 XL Systems

Methods of Biomaterials Testing Lesson 3-5. Biochemical Methods - Molecular Biology -

Sequence Assembly and Alignment. Jim Noonan Department of Genetics

This document is a preview generated by EVS

DNA Microarrays Introduction Part 2. Todd Lowe BME/BIO 210 April 11, 2007

Genome Sequence Assembly

The Two-Hybrid System

Multiplex Assay Design

Inimese luteiniseeriva hormooni ja kooriongonadotropiini beeta-subühiku geeniperekond: struktuur ja potentsiaalne seotus korduvate spontaanabortidega

This document is a preview generated by EVS

GENOMICS WORLD MARKETS (SAMPLE COPY, NOT FOR RESALE)

Proteomics And Cancer Biomarker Discovery. Dr. Zahid Khan Institute of chemical Sciences (ICS) University of Peshawar. Overview. Cancer.

Next Generation Sequencing Technologies

RNA-Sequencing analysis

A Genomics (R)evolution: Harnessing the Power of Single Cells

Outline. Array platform considerations: Comparison between the technologies available in microarrays

Non-Organic-Based Isolation of Mammalian microrna using Norgen s microrna Purification Kit

BABELOMICS: Microarray Data Analysis

Application of next generation sequencing of a begomovirusresistant. KASPar assay for SNP detection of the Ty1-Ty3 region

What is a microarray

Lecture 8: Sequencing and SNP. Sept 15, 2006

Next Generation Sequencing. Target Enrichment

Quantitative analysis of PCR fragments with the Agilent 2100 Bioanalyzer. Application Note. Odilo Mueller. Abstract

Transcription:

ADVANCED SEQUENCING TECHNOLOGIES Journal Club 24.11.2004

Miks sekveneerida? Evolutsioon ja ökoloogia globaalne biomass sisaldab 10 38 nukleotiidi, praeguseks sekveneeritud 10 11 nukleotiidi - liikide kirjeldamine Sargasso meres - ökosüsteemide dünaamika Biomeditsiin - mutatsioonid kasvajakudedes - immuunsüsteemi varieeruvuse uurimine - DNA computing (1g DNA = 100 000 000 Tbytes information) Personal Genome: Iga inimese isikliku genoomi järjestuse määramine hinnaga $1000 inimese kohta - farmakogeneetika - haiguste ja muude omaduste päriliku komponendi selgitamine

Sekveneerimise maksumus Inimese genoomi projekt maksis $3 000 000 000 Põhiosa sekveneerimisest tehti ca $300 000 000 eest Praegu maksaks ühe inimese genoomi uuesti sekveneerimine ca $10 000 000 Kas $1000 / genoom on reaalne?

Nõuded tehnoloogiale Kas $1000 / genoom on reaalne? ühe nukleotiidi sekveneerimise hind vigade arv ühe nukleotiidi kohta korraga loetud nukleotiidide arv läbilaskevõime Vigade arvust sõltub mitu korda peame sama kohta üle sekveneerima, et saada etteantud järjestuse kvaliteet. 99.7% raw read, 99.999% 3xcoverage Kui need on juhuslikust kohast valitud lugemised, on vaja 7x coverage, et saavutada katvus >95% - ehk tegelikult 40 Gbp sekveneerimist diploidses inimese genoomis

Nõuded tehnoloogiale Kas $1000 / genoom on reaalne? ühe nukleotiidi sekveneerimise hind vigade arv ühe nukleotiidi kohta korraga loetud nukleotiidide arv läbilaskevõime Juhuslikul sekveneerimisel oluline ka ühe lugemise pikkus. Kui kõik sekventsid on 20bp pikkused, ei ole neid võimalik lokaliseerida, ainult 73% genoomist on unikaalne 20bp ulatuses. Hinnanguliselt vajalikud vähemalt 60bp pikkused lugemised, et paigutada unikaalselt >95% inimese genoomist.

Nõuded tehnoloogiale Kas $1000 / genoom on reaalne? ühe nukleotiidi sekveneerimise hind vigade arv ühe nukleotiidi kohta korraga loetud nukleotiidide arv läbilaskevõime Läbilaskevõime võiks olla selline, et 3 000 000 000 nukleotiidi saaks sekveneeritud inimese eluea jooksul (35 000 bp/s vajalik ööpäevaga sekveneerimiseks ) Praegune läbilaskevõime 24 bp/sec*instrument => vajalik 95 aastat või 1000 instrumenti sekveneerimiseks ühe inimese kohta.

Traditsioonilise Sangeri meetodi edasiarendused Hübridiseerumisel põhinev sekveneerimine (SBH) Tsükliline sekveneerimine 1 molekuli sekveneerimine Muud meetodid

Traditsioonilise Sangeri meetodi edasiarendused Current technology is approaching US $1 per 1,000-bp raw sequencing read and a throughput of ~24 bases per instrument second. Typically, 99.99% accuracy can be achieved with as few as three raw reads covering a given nucleotide.

Traditsioonilise Sangeri meetodi edasiarendused Kas sobib ULCS tehnoloogiaks? Pluss: + Töökindel ja testitud meetod Miinus: - Elektroforeesi vajalikkuse tõttu on aeglane On potentsiaali hinna vähendamiseks ca 100 korda, kuid mitte oluliselt rohkem

Hübridiseerumisel põhinev resekveneerimine Affymetrix ja Perlegen neli 25 bp oligot iga nukleotiidi kohta

Hübridiseerumisel põhinev resekveneerimine Affymetrix: HuSNP Array HIV chip Iga SNP analüüsimiseks 20 erinevat proovi A C T G -4 1 0 +1 +4 A C T G

Hübridiseerumisel ja ensümaatilisel reaktsioonil põhinev resekveneerimine Asper Biotech p53 kiip Exons 2 to 9 of the tumor suppressor gene p53 resequenced in APEX assay

Hübridiseerumisel põhinev resekveneerimine Kas sobib ULCS tehnoloogiaks? Pluss: + Kõrge paralleelsus + Kiire skaneerimine Miinus: - Vajalik genoomi osade unikaalne amplifitseerimine - Ühe lugemise (read) pikkus 25 bp sobib ainult teadaolevate järjestuste RE-sekveneerimiseks - Korduvad alad raskendavad spetsiifilise signaali saamist >50% genoomi piirkondades - Madal täpsus (3% valepositiivseid signaale)

Tsükliline sekveneerimine Pyrosequencing Esialgsed meetodid võimaldasid lugeda vaid 1 reaktsiooni korraga ca 70 bp ulatuses. Praegu olemas metoodika >100 000 pikoliitrises mahus oleva reaktsiooni samaaegseks lugemiseks Hind ja täpsus pole teada.

Tsükliline sekveneerimine Fluorescent in situ sequencing (FISSEQ) Kuna signaali tugevust raskem kvantitatiivselt hinnata on vajalik spetsiaalsete nukleotiidide olemasolu: reversible terminators korraga lülitub vaid üks nukleotiid (terminaator), kuid järgmise tsükli algul muudetakse DNAsse lülitunud terminaator keemiliselt või ensümaatiliselt tavaliseks nukleotiididiks, mille külge saab liita järgmise nukleotiidi. Sellisel juhul ei teki homopolümeeride lugemise probleemi ja kui kasutada 4 erinevat värvi saaks protsessi kiirendada.

Tsükliline sekveneerimine Fluorescent in situ sequencing (FISSEQ) y O O O image from ntri.tamuk.edu/cell/nucleic.html P P P O O O O O O O O B O X Z - dye B = A, C, G, T

Tsükliline sekveneerimine Kas sobib ULCS tehnoloogiaks? Pluss: Kõrge paralleelsus Kiire skaneerimine Korraga loetakse pikem ala kui SBH meetodite puhul Miinus: Vajalik genoomi osade unikaalne amplifitseerimine Puuduvad sobivad nukleotiidid

1 molekuli sekveneerimine Kas sobib ULCS tehnoloogiaks? Pluss: Pole vajalik genoomi osade unikaalne amplifitseerimine Vähem algmaterjali Võimalik näha ühe molekuli tasandil erinevusi alt. splaising, haplotüübid inimese rakkudes Miinus: Detekteerimine (nõrk signaali tugevus)

1 molekuli sekveneerimine (SMS) Solexa Kiip kaetakse juhuslikus järjekorras asetsevate ühe genoomi fragmentidega. Iga molekul on eraldi detekteeritav. Iga molekuli sekveneeritakse samaaegselt. 10 8 molekuli /cm 2. ca 25 nukleotiidised fragmente võrreldakse teadaoleva inimese genoomi järjestusega http://www.solexa.com/technology/how.htm http://www.genovoxx.de/html/body_anygene_technology.html

1 molekuli sekveneerimine (SMS) Genovoxx Sama põhimõte, mis Solexa tehnoloogial 400 nm vahedega juhuslikud praimerid Lugemiskiirus 1.2M nukleotiidi tunnis

Nanopore sequencing Agilent Kuidas sekveneerida? Vajalik 1 poor/kanal membraani kohta Poor võib olla looduslik valk (alpha-hemolüsiini molekul) või sünteetiline (silikoon-nitriid) Vool suurusjärgus pa Vajalik 15 molekuli, et detekteerida 99.9% täpsusega Hetkel võimalik vaid 1 terminaalse nukleotiidi detekteerimine http://www.pharmagenomicsonline.com/pharmagenomics/article/articledetail.jsp?id=90380 http://scicom.ucsc.edu/scinotes/0201/lo/dna/

Muud metoodikad single molecule DNA synthesis, with real-time detection Visigen LI-COR http://www.visigenbio.com/tech.html http://www.licor.com/

Muud metoodikad Ayanda Biosystems, http://www.ayanda-biosys.com/ synthetic ligand-gated ion channels (SLICs)

Kirjandus Shendure et al. ADVANCED SEQUENCING TECHNOLOGIES: METHODS AND GOALS. Nature Reviews Genetics 5: 335 (2004) Genovoxx GmbH http://www.genovoxx.de/ Solexa Ltd. http://www.solexa.com/technology/overview.htm