NGSとサンガーシーケンスの比較

NGSとサンガーシーケンスの違い

原則として、サンガー法と次世代シーケンサー（NGS）技術の背景にある概念は似ています。NGSシーケンスとサンガーシーケンス（ジデオキシまたはキャピラリー電気泳動シーケンスとも呼ばれます）の両方で、DNAポリメラーゼは蛍光ヌクレオチドを1つずつ、伸長しているDNAテンプレート鎖に付加します。組み込まれた各ヌクレオチドは、その蛍光タグによって識別されます。

サンガーシーケンスとNGSの重要な違いはシーケンス量です。サンガー法では一度に1つのDNA断片のみをシーケンスしますが、NGSは極めて並行です。つまり、ランごとに数百万の断片を同時にシーケンスします。このプロセスにより、一度に数百から数千の遺伝子をシーケンスします。また、NGSには、ディープシーケンスで新規または希少なバリアントを検出するより高い検出力もあります。

NGSとサンガーシーケンスの利点

NGSの利点：

より多くのサンプルを費用対効果の高い方法でスクリーニング
トランスクリプトームの領域全体で複数のバリアントを検出
シーケンス深度、変異分解能／感度、検出力を向上
より高い感度で低頻度バリアントを検出^{1, 2}
サンプル量が多い場合のターンアラウンドタイムを短縮³
包括的なゲノムカバレッジ
検出下限値^{4, 5}
サンプルマルチプレックスによる大容量化
数百から数千の遺伝子または遺伝子領域を同時にシーケンスする能力

サンガーシーケンスとNGSの比較

	サンガーシーケンス法サンガーシーケンスは、目的の遺伝子を調べます。	ターゲットNGS ターゲットNGSは、数百から数千の遺伝子を同時にシーケンスします。
利点^1-7	使い慣れているワークフロー 1～20個のターゲットをシーケンスする場合の費用対効果	高いシーケンス深度により高感度を実現（1%まで）より高い検出力* より高い変異分解能† 大規模並列シーケンスにより、ハイスループットワークフローと大規模データセットを実現遺伝子発現の変化を10%まで検出
課題^1-7	低感度（検出限界～15～20%）、スループット、検出力 >20ターゲットでは費用対効果が低い	少数のターゲットをシンプルに検出するのは必ずしもそれほど効率的ではない

* 発見力とは、新規バリアントを同定する能力です。

† 変異分解能とは、同定された変異のサイズです。NGSは、1塩基変異までの大きな染色体再構成を同定できます。

サンガーシーケンスの代わりにNGSを使用する

このアニメーションでは、使いやすく入手しやすいイルミナのNGSテクノロジーがサンガーシーケンス作業をどのように補完できるかを説明しています。

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"サンガーシーケンスで得られたのは、限られたDNAのスナップショットでした...NGSとその大規模並列シーケンスにより、サンプルあたり数十から数十万のリードを調べることができます。"

Michael Bunce, PhD
カーティン大学非常勤教授

NGSとサンガーシーケンスの使い分け

サンガーシーケンスは、限られた数のサンプルまたはゲノムターゲット（約20以下）でDNAの小さな領域を調べる場合に適しています。そうでない場合は、ターゲットNGSの方がニーズに合うでしょう。NGSにより、より多くのサンプルを費用対効果の高い方法でスクリーニングし、ゲノムのターゲット領域全体で複数のバリアントを検出できます。同じことをサンガーシーケンスで行った場合、コストも時間も増大します。

NGSのアプリケーションと手法

研究の焦点が何であっても、NGSは、多様なサンプルタイプに対して発表されている幅広い手法を使用して、さまざまな生物学的疑問に対する答えを追求する上で重要な役割を果たします。仮説を必要としない実験デザインにより、NGSはがん、微生物学研究、遺伝学、生殖医学、農業などに関する新しい知識の発見に貢献しています。

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参考文献

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König K, Peifer M, Fassunke J, et al. Implementation of amplicon parallel sequencing leads to improvement of diagnosis and therapy of lung cancer patients. J Thorac Oncol. 2015;10(7):1049-1057.
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Illumina. High-impact discovery through gene expression and regulation research. https://www.illumina. com/content/dam/illumina-marketing/documents/gated/gene-expression-profiling-e-book-web.pdf. 2023年3月23日にアクセス。

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