Sequencing by Synthesisの歴史

イルミナの装置を強化する次世代シーケンサーテクノロジーの進化

イルミナシーケンサーの歴史

がんや微生物を始めとする様々な分野においてイルミナのシーケンステクノロジーが使用され発表された最新の研究の要点をご覧いただけます。

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ケンブリッジ大学化学科において当初は非現実的な研究プロジェクトとして始まったものが、イルミナのシーケンス装置の基礎である革新的なSequencing by Synthesis(SBS)テクノロジーへと進化しました。

シーケンステクノロジーのビデオ
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1990年代半ば、ケンブリッジの科学者Shankar Balasubramanian(Ph.D)とDavid Klenerman(Ph.D)は、表面に固定されたDNAを合成するポリメラーゼの動きを単一分子レベルで観察するために蛍光標識したヌクレオチドを使用していました。

ケンブリッジ科学者によるヒトゲノムの最初のドラフトゲノムへの貢献、そしてAlexander Todd、James Watson、Francis Crick、およびFred Sangerによる同大学のDNA研究における素晴らしい歴史が刺激となり、 BalasubramanianとKlenermanの両博士はこのアプローチを使ったDNAシーケンス方法を理論化しました。

1997年の夏に彼らのラボや近所のパブで交わされた創造的な一連の議論から、クローンアレイの使用および可逆的ターミネーターによる固相シーケンスを用いたショートリードの大規模同時シーケンスに関するアイデアが生まれました(その後Sequencing by SynthesisテクノロジーまたはSBSと呼ばれるようになりました)。 これが新しいDNAシーケンスアプローチの基礎となりました。

BalasubramanianとKlenermanは、ベンチャー投資会社Abingworth Managementから、1998年にSolexaを設立するための最初の準備資金を獲得しました。 初期の研究開発は、Solexa社の研究施設がChesterford Research Parkに開設される2000年までは、ケンブリッジ大学化学科で実施されていました。

2001年、チームの研究成果に基づいてシリーズA資金調達で1200万ポンドを集め、経営チームの結成が実現しました。 3年後、SolexaはManteiaの分子クラスタリング技術を獲得しました。 単一DNA分子をクラスター増幅することにより、塩基コールのフィデリティと正確度の向上と、より強いシグナルの生成が可能になったためシステムの光学系の費用が削減されました。

1年後、チームはバクテリオファージphiX-174の全ゲノムシーケンスに成功しました。これは、Sangerが彼の方法を使って始めてシーケンスしたゲノムと同じものでした。 しかしながら、SBSテクノロジーでははるかに多くのシーケンスデータが得られ、1回のランからは300万を超える塩基情報が得られます。

2005年、Solexaは装置会社Lynx Therapeuticsを逆さ合併で買収し、イギリスのチェスターフォードとカリフォルニア州ヘイワードに事業所を持つ国際的上場企業(NASDAQ)となりました。 ヘイワードにあるエンジニアリングチームとソフトウェア開発チームは直ちに始動し、Solexaプロトタイプの成功を市販用シーケンス装置へと転換させました。

Solexaの初のシーケンサーであるGenome Analyzerは2006年に発売され、1回のランで1ギガバイト(Gb)のデータのシーケンスを実現しました。

2007年初めにSolexaは、イルミナにより買収されました。 その後、無数の微生物、植物、ヒト、そして動物のゲノムがこの技術を用いてシーケンスされました。 次世代シーケンサー(NGS)データ出力量は、毎年2倍以上というムーアの法則を超えるスピードで増加しました。

シーケンスの10年グラフィックス

シーケンスの10年

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絶え間ない改善と最適化により、イルミナSBSテクノロジーを用いた装置の最新世代は1回のランで数テラベース(Tb)のデータを生成できるようになりました。 シーケンスデータの産出量の飛躍的な向上により、研究者はアイデアを得てから数時間から数日という非常に短時間でデータを取得することができるようになりました。 イルミナはこのテクノロジーの潜在能力を開拓し始めたばかりです。これからのさらなる展開にご期待ください。

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2チャネルSBSテクノロジーにより、高いデータ精度を保ったままシーケンスを高速にできます。

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