マップリードテクノロジー

ショートリードによるゲノムシーケンスに長距離情報を組み合わせ、優れたゲノムマッピングと深い洞察を可能にする新しい手法

アブストラクト シーケンスマップリード

マップリードとは?

イルミナの合成シーケンサー(SBS)は、過去20年間にゲノムマッピング法を大幅に進歩させ、研究者がヒトゲノムの大部分で高精度なカバレッジを達成する手助けをしてきました。1しかし、ごく一部のゲノムでは、ショートリードをリファレンスゲノムにマッピングすることは依然として困難です。これらの課題は、主に反復性または低複雑性の領域、ゲノムの他の部分と高い相同性を持つ領域、または大きな構造的変異で発生します。

マップリードテクノロジーは、フローセル上でのライブラリー調製と、隣接するナノウェルのクラスターから得られる近接情報を利用する新しいインフォマティクスを活用し、長距離ゲノムの洞察を生成します。独自のワークフローにより、元の長いDNAテンプレートと得られた短いシーケンスリードの関連性が維持され、低複雑性の領域でのマッピングの改善、遺伝的バリアントの超長期フェージング、構造的バリアントの検出の強化が可能になります。

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マップリードテクノロジーの利点

マップリードテクノロジーは、包括的なゲノム解析を提供する独自のワークフローを使用しています。

オンフローセルライブラリー調製により、ゲノムシーケンスのための高度に合理化されたワークフローを構築

SBSケミストリーは、実証済みの精度と拡張性を提供

クラスター近接解析により、優れた長距離情報を引き出す

マッピングの強化により、困難なバリアントやゲノム領域を解明

新しい手法により大規模な構造的再構成の検出を改善

イルミナのマップリードテクノロジーのしくみとは?

マップリードテクノロジーでは、DNAテンプレートは標準法または高分子量法を用いてサンプルから抽出され、フローセル表面に直接導入され、そこで捕捉され、タグメンテーションと呼ばれるプロセスを通してクラスターに変換され、シーケンスされます。長いDNAテンプレートをフローセルに直接導入することで、近位のナノウェルはコンステレーションのようなパターンを生成し、DRAGEN二次解析の新規アルゴリズムを使用してクラスターを元のテンプレートにマッピングすることができます。これにより、リファレンスゲノムへのリードのマッピングが大幅に改善され、研究者は、ショートリードSBSシーケンスの精度と拡張性により、長距離ゲノムの洞察を深めることができます。

図1a:コンステレーションパターンの俯瞰図

Figure 1b: Side view of constellation pattern

図1b:コンステレーションパターンの側面図

図1:DNAがコンステレーションパターンでフローセルに結合。上面図は、タイルのごく一部であり、フローセル全体のDNA鎖を示しています。側面図は、フローセル上でタグメンテーションを受けているテンプレートDNAを示しています。

マップリードテクノロジーに関する見解

Rady Children's Institute for Genomic Medicineの社長兼最高経営責任者であるStephen F. Kingsmore博士が、マップリードテクノロジーと、それが希少な遺伝性疾患の迅速な全ゲノムシーケンスに与える潜在的な影響に関する見解を述べます。

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よくある質問

イルミナのマップリードテクノロジーは現在、NovaSeq Xシリーズ向けに開発中で、ベンチトップシーケンスシステムとの互換性が実証されています。解析は新しいDRAGEN二次解析パイプラインを利用し、イルミナ全ゲノム三次解析ソリューションと互換性があります。

いいえ、実験ワークフローではシーケンスシステムの変更は必要ありません。この手法に必要なのは、新しいシーケンスレシピだけで、研究者は容易にアクセスできます。

ロングリードシーケンスにより、完全型のロングDNA分子のシーケンスが可能になります。マップリードテクノロジーワークフローでは、ロングテンプレートDNAがパターン化フローセルに直接適用され、近位のナノウェルで同じテンプレートからのDNAを含む確度が高くなります。リードは、大きな構造的バリエーションの検出、低複雑性の領域のマッピング、バリアントの超長期フェージングを含むアプリケーションに対して、高い信頼性でインフォマティクスにマッピングできます。

リードマッピングは、シーケンスリードの元となるゲノム位置を決定するプロセスを示します。アライメントは、2つ以上のシーケンス間における類似性の同定を含みます。例えば、1つのリードはゲノムの複数の場所にアライメントできますが、正確にマッピングできるのは1つだけです。マップリードテクノロジーは、リファレンスゲノムのマップリードとアライメント解析の両方をサポートします。

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補足資料

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マップリードテクノロジーによる解析の実施

イルミナのアッセイ研究開発担当アソシエイトディレクター、Louise Fraser PhDが、マップリードテクノロジー(旧称コンステレーションマップリード)のしくみと実行できる分析の種類について説明します。

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参考文献

  1. Behera S, Catreux S, Rossi M, et al. Comprehensive genome analysis and variant detection at scale using DRAGEN. Nat Biotechnol. 2024年10月25日オンライン公開。doi:10.1038/s41587-024-02382-1