次世代シーケンスとサンガーシーケンスとの主な違い

NGSがより効果的な選択肢になる場合を知る

基本的に、サンガーシーケンスと次世代シーケンス(NGS)テクノロジーの背景にある概念はほぼ同じです。NGSでもサンガーシーケンス(ジデオキシ法やキャピラリー電気泳動シーケンスとも呼ばれます)でも、伸長しているDNA鋳型鎖にDNAポリメラーゼにより1つずつ蛍光ヌクレオチドが付加されます。取り込まれたそれぞれのヌクレオチドはその蛍光タグで認識されます。

サンガーシーケンスとNGSとの決定的な違いは、シーケンス量にあります。サンガー法では一度に1つのDNAフラグメントをシーケンスすることしかできませんが、NGSはラン当たり何百万ものフラグメントを同時に大量並列シーケンスできます。このハイスループットのプロセスにより、数百から数千もの遺伝子を一度にシーケンスできるのです。また、NGSはディープシーケンスで新規バリアントやレアバリアントを検出する高い発見力も備えています。

NGSとサンガーシーケンスとの違い

NGSの利点:

  • 低頻度バリアントを検出できるより高い感度1,2
  • 大量のサンプルに対応できる速いターンアラウンドタイム3
  • 包括的なゲノムカバレッジ
  • より低い検出限界4,5
  • サンプルのマルチプレックスによるスループットの向上
  • 同時に数百から数千の遺伝子や遺伝子領域をシーケンス可能
NGSとサンガーシーケンス、どちらを選ぶべきか

それぞれの方法の利点と制約を調べ、ご自分のニーズに合う方法を見つけてください。

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  サンガーシーケンス ターゲットNGS
利点
  • 少数のターゲット(1~20ターゲット)の場合、迅速でコスト効率が高い
  • 使いやすいワークフロー
  • より高いシーケンス深度が実現するさらに高い感度(1%まで)
  • より高い発見力*
  • より高い変異解像度
  • 同じ量のインプットDNAでより多くのデータが得られる
  • より高いサンプルスループット
課題
  • 低い感度(検出限界約15~20%)
  • 低い発見力*
  • 多数のターゲット(20ターゲット以上)の場合、コスト効率があまり高くない
  • サンプルインプット要件の増加による低い拡張性
  • 少数のターゲット(1~20ターゲット)の場合、コスト効率が低い
  • 少数のターゲット(1~20ターゲット)の場合、時間がかかる

* 発見力とは新規バリアントを特定する能力のことです。
変異解像度は同定された変異のサイズです。NGSでは大規模な染色体再編成から単一ヌクレオチドバリアントレベルまで特定できます。
10 ngのDNAからは、サンガーシーケンスでは約1 kb、ターゲットリシーケンスでは約300 kb(TruSeq Custom Ampliconワークフローでアンプリコン長250 bp × 1536アンプリコン)が得られます。

サンガーシーケンスと次世代シーケンスのオプションの比較

サンガーシーケンスは、限られた数のサンプルやゲノムターゲット(20以下)においてDNAの小さな領域を調べる場合に適した方法です。それ以外の場合は、ターゲットNGSの方がニーズに適している可能性が高いでしょう。NGSでは、高いコスト効率でより多くのサンプルをスクリーニングし、ゲノムのターゲット領域にわたり複数のバリアントを検出することができます。これはサンガーシーケンスを用いた場合にはコストと時間がかかるアプローチとなるでしょう。

ターゲットNGSとサンガーシーケンスのコスト効率の比較
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NGSとサンガーシーケンスとの比較

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参照文献
  1. Jamuar SS, Lam AT, Kircher M, et al.Somatic mutations in cerebral cortical malformations.N Engl J Med.2014;371(8):733-743.
  2. Rivas MA, Beaudoin M, Gardet A, et al.Deep resequencing of GWAS loci identifies independent low-frequency variants associated with inflammatory bowel disease.Nat Genet.2011;43(11):1066-1073.
  3. 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.
  4. Shendure J and Ji H. Next-generation DNA sequencing.Nat Biotechnol.2008;26(10):1135-1145.
  5. Schuster SC.Next-generation sequencing transforms today’s biology.Nat Methods.2008;5(1):16-18.