jhsbj的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/jhsbj

博文

买个什么样的测序仪?

已有 2660 次阅读 2019-7-16 14:26 |个人分类:生物科技|系统分类:观点评述| DNA, 测序仪, 分子检测

        近些年来,人类全基因组测序或全外显子组测序在临床上的应用越来越多,基因测序的价格越来越低,基因测序仪的也越来越便宜。许多大的医院也在开始考虑购买测序仪,建立自己的基因测序系统,用于各种相关疾病的基因检测和分子诊断。

        有自己的测序仪当然是好事。但是,考虑到仪器价格昂贵,不容易操作,数据分析专业性极强等因素,因此,在花费数百万和数千万资金之前,还是要慎重考虑一下。因为,请专业测序公司来做的费用越来越低。

        本文对市售的不同DNA测序仪的特性,有什么优点?缺点是什么?在什么情况和条件下,应该购买什么样的测序仪?做一简短回顾。

illumina HiSeq X Ten

       HiSeq X Ten实际上是十台HiSeq X组成。每个HiSeq X仪器可以运行两个流动槽,每个流动槽有8个泳道。每个泳道将产生380-450百万个150PE读数(paired-end 150bp)。预计将在计算系统上额外支付数百万元来处理数据流。保持流动槽有序运行不太容易,有时可能导致高达30%的“光学信号重叠,optical duplicates”(实际原因是从一个孔溢出到相邻的孔)。你可以达到每3天测定160个基因组。目前,基本上是非常便宜的全基因组测序系统,平均每个基因组测序在5000元以下。

illumina HiSeq 3000/HiSeq 4000

      HiSeq 3000/HiSeq 4000可以看作是HiSeq X的小弟,几乎是同样一台机器,相同的设置,HiSeq 4000有两个流动槽,而HiSeq 3000只有一个流动槽;每个流动槽都有8个泳道,3.5天运行时间,只是流动槽较小而已。每个泳道有300百万个150PE读数。相当于每泳道可测定90G base。与HiSeq X类似,很容易产生大量的“光信号重叠”。HiSeq 3000/HiSeq 4000是illumina稳定的主力,可以用来运行任何你喜欢的检测。如果你有很多样本需要测序或者想要运行各种不同的检测程序,可以购买其中一种。

illumina HiSeq 2500

      HiSeq 2500是illumina有史以来生产的最可靠的机器之一。 具有两种类型:高输出型具有经典的2个流动槽,8个泳道设置,测序需要6天时间; 快速型是2个流动槽,2个泳道,完成测序花费更少的时间(所有运行时间取决于读取DNA的长度)。高输出型V4能够进行2.5亿次125PE读数,快速型能进行1.2亿次250PE读数。HiSeq 4000增强的数据产出能力,使得HiSeq 2500每Gb的序列测定更加昂贵。因此,如果能获得一个好的便宜的二手机器,或者你能讲下一个非常好的价格得到一个新机器,你可以买HiSeq 2500。 即便如此,外包给HiSeq 4000测序可能比在2500上生成自己的数据更加便宜。

illumina NextSeq 500/550

      NextSeq 500/550属于中小型台式测序仪。少量测序的小型课题可以使用MiSeq测序仪;而中等量到大量测序的项目更适合于HiSeq 2500和HiSeq 4000的检测,也更便宜。NextSeq仅测量3个Bases,第4个base没有信号。这意味着运行速度提高了约25%。有的观点认为NextSeq的V1试剂盒产生的数据很糟,但V2数据大为改善。NextSeq 的流动槽体积巨大,和iPad mini的大小相当,有四个泳道,每个泳道能够进行100百万次150PE读取。NextSeq 550是NextSeq 500的升级版,添加了一个芯片扫描仪,能提供测序和芯片读取的两种功能,后者尤其适用于像细胞遗传学这类的结构分析。illumina宣称NextSeq对于日常的外显子组,转录组和靶向重复测序很好用。实际上这些测序在HiSeq 4000上运行多重测定都会效果更好和更便宜。

illumina MiSeq

      MiSeq是一台很好的小型测序仪,每次运行一个通道,V2 kit每次运行能够做12百万次250PE读取; 运气好的话,V3声称拥有25百万次300PE读取。V3 300PE一直存在问题,据说效果不好。illumina MiSeq非常适合小型基因组和16S的检测。     

illumina MiniSeq

      MiniSeq是更小型的测序仪。因为价格很便宜(低于5万美元),也许illumina会出售很多这种产品。但是很少有人知道这种产品运行的如何。假设每次运行能做25百万次150PE读取,这相当于是7.5G base的数据,只是一个RNA-Seq的样品。假如MiniSeq的读取长度能够增加,就有可能替代MiSeq。MiniSeq对小基因组和16S测序可能有好处。 illumina宣称MiniSeq适用于靶标DNA和RNA样本的检测,可以很好地用于诸如用于快速诊断的基因panel。

      此外,多数illumina机器还有个有趣的缺点,就是必须在运行机器之前填充满整个流动槽。这意味着尽管illumina的总体测序的每Gb成本较小,但如果不是满载待测标本,做少量标本测序在其他平台上可能更便宜,更快速。

2017年的JP摩根大会上,illumina推出了NovaSeq;2018年,illumina同样在JP摩根大会上发布了iSeq系列产品。两个新产品中,NovaSeq的通量更高,适用于生产级别;而iSeq则更灵活、更低价,对小型实验室来说比较适合。

illumina iSeq 100

iSeq 100也是illumina新款小型测序仪。结合了互补金属氧化物半导体(CMOS)技术与 illumina 边合成边测序(SBS)化学技术,可在实现快速周转时间的同时提供高度准确的数据。iSeq 100 系统每次运行可在 17.5 小时内生成 1.2 Gb 数据,并提供检测罕见变异和稀有转录本所需的高分辨率及分析灵敏度。

捕获.PNG

NovaSeq 6000

作为冲刺“100美元基因组测序”的新成果,NovaSeq 6000 被认为是目前最先进的高通量测序仪。与HiSeq X Ten相比,NovaSeq 6000通量更高:每个运行,2个流动槽产生不少于2Tb 的数据(S2试剂);周期更短:每个运行周期 48 小时;应用更广:适用于所有物种、文库类型,能够应用于对深度有极高要求的罕见基因变异检测领域。几乎兼容illumina所有文库制备套件,包括全部转录组文库和全基因组、外显子文库等。

2.PNG

Ion Torrent and Ion Proton

      对Ion 测序平台感到满意的大多是诊断实验室人员。其主要优点是运行时间比illumina机器更快。而对绝对碱基对测定准确性的要求并不重要。

     

      第三代测序技术是指单分子测序技术,在测序过程中不需要PCR扩增,实现了对每一条DNA分子的单独测序。三代测序技术具有超长读长,不需要模板扩增、运行时间较短、直接检测表观修饰位点、较高的随机测序错误等特点。它弥补了第二代测序读长短、受GC含量影响大等局限性,已在小型基因组从头测序和组装中有较多应用。目前比较有代表性的三代测序平台公司分别是Pacific Biosciences(PacBio)公司的单分子实时测序技术、Oxford Nanopore公司的单分子纳米孔测序技术。

PacBio Sequel

      PacBio Sequel 看起来是一台令人印象深刻的机器,目前有关性能的资料还不多见。 PacBio的每个SMRT单元有100万个ZMW(纳米孔),其中大约30-40%将能提供可用数据。可用数据将在原始精确度为85%条件下可以有10-20Kb的读数,但在原始数据纠正后可以达到99%的准确度。启动输出时为每个SMRT单元读5-10G base,PacBio升级产生其20Kb和30Kb的文库方案,非常适合基因组装配和结构异变(genome assembly and structural variation),虽然不适合对RNA-Seq定量,但非常适合基因的发现。结合使用NimbleGen长片段捕获试剂盒,可以通过长读取来定位基因组的难测区域。机器价格为30万英镑。

PacBio Sequel II

3.PNG

今年PacBio又发布了商业型的Sequel II系统。该系统包括新的SMRT® Cell 8M,以及化学、仪器控制软件和SMRT Link软件包。与之前的Sequel系统相比,最新产品版本进一步降低了成本和时间,其数据输出增加了大约8倍。

博友测序专家徐大彬的精彩评价如下: illumina收购PB后在今年推出了新仪器Sequel II,PB技术核心在测序读长,illumina技术核心在测序通量,二者结合,完美实现测序技术里程碑式的突破,Sequel II单cell平均产量达到了惊人的75G。这对于遗传病的诊断如虎添翼,虽然之前用二代测序大片段的缺失等导致的遗传病在软件层面可以优化,但测序层面直接读出,精准度有了很大提升。目前这款仪器在国内科研服务领域中单细胞测序也有巨大应用。这应该是相对Novaseq6000最大的优势。illumina这些年推出了很多款测序仪,一代代的更新迭代,每代仪器可以说极大的促进了生命科学研究进展以及在临床上落地应用,各有优劣。

Oxford Nanopore MinION

      这是个极酷的订书机大小的USB测序仪,MinION上每次运行都可以产生数百Mb的2D数据,而快速型能推进到产生Gbases级数据。 读取长度平均为10Kb,原始2D精度为85%,有一系列选项可用于校正,使之精度达到98-99%。 MinION用于支架细菌基因组和病原体检测。应该买一个。

Oxford Nanopore PromethION

      PromethION 是MinION的集合版,由48个更大,快速模式的MinION并行运行。如果快速型MinION每次运行可以产生1Gbase读数,而PromethION每次运行将产生300Gbase。 PromethION可以提供长DNA序列读取,可用于较大人口规模的测序。但会花费十倍的精力使用计算机来处理数据。如果您会处理数据,可以买一台。




http://blog.sciencenet.cn/blog-3302154-1189785.html

上一篇:返还丢失的钱包
下一篇:瑞维拓-是返老还童的灵药吗?

6 郑永军 黄永义 张叔勇 刘名信 周健 杨正瓴

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (4 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-10-19 10:40

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部