Нанопоровое секвенирование, Oxford Nanopore

Нанопоровое секвенирование (Nanopore sequencing) хотя и относится формально к NGS (секвенированию нового поколения), 
но фактически представляет собой следующий этап развития технологии секвенирования нуклеиновых кислот. 

Все предыдущие технологии основаны на непрямом определении последовательности, то есть включают в себя стадию синтеза на ДНК-матрице, 
в процессе которого происходит детекция встраиваемых нуклеотидов-мономеров. При этом процесс секвенирования включает стадию пробоподготовки (ПЦР, мечение образца и т.д.).

При нанопоровом секвенировании происходит чтение нуклеотидного состава непосредственно анализируемой молекулы, что приводит к упрощению процесса, уменьшению временных затрат (в первую очередь, на анализ результатов) и снижению его стоимости. Принцип нанопорового секвенирования заключается в перемещении анализируемой молекулы через нанопору и регистрации изменения 
в окружающем электрическом поле в процессе движения молекулы.

В настоящий момент для секвенирования используются нанопоровые структуры биологического происхождения, но при этом разрабатываются искусственные нанопоры на основе диоксида кремния, а также гибридные молекулы.

В мае 2015 года компания Oxford Nanopore выпустила на рынок коммерческий секвенатор на основе нанопоровой технологии — MinION. Он представляет собой устройство карманного формата, подключаемое к USB-порту компьютера.

В основе прибора — ячейка с 512 нанопорами, позволяющая провести одновременное секвенирование до 512 молекул ДНК или РНК (10-20 Гб информации). Длина прочтения может составлять до сотен тысяч пар нуклеотидов, а процесс пробоподготовки длится около 10 минут (с помощью набора Rapid Sequencing Kit).
      1.png  

MiniON.jpg
Другие секвенаторы Oxford Nanopore

GridION X5 — компактный настольный прибор, состоящий, в отличие от MinION, не из одной, а из пяти независимых ячеек для секвенирования и обработки до 100 Гб информации. Встроенный процессор анализирует эту информацию в режиме реального времени.

PromethION — прибор для высокопроизводительного секвенирования, включающий 48 независимых ячеек с 3000 нанопорами каждая. 

Пользователь может задействовать любое количество этих ячеек, в каждой из которых будет проводиться отдельный эксперимент. Анализ результатов происходит с помощью встроенного процессора.

SmidgION — разрабатываемое в данный момент устройство для секвенирования, подключаемое к смартфону или другому мобильному устройству. Предназначено для работы в полевых условиях.

Кроме секвенаторов, Oxford Nanopore предлагает реагенты для пробоподготовки: наборы для приготовления библиотек, в том числе для бар-кодирования образцов, а также устройство для автоматической пробоподготовки VolTRAX (данное устройство находится на стадии тестирования, компания Oxford Nanopore приглашает исследователей участвовать в программе тестирования и дальнейшей разработки). Для анализа данных предлагается программное обеспечение различного типа и функциональности.

Также компания Диаэм предлагает секвенаторы:
gridion-x5.png

       SmidgION.jpg

Другое лабораторное оборудование и принадлежности: анализатор молока, атомно-абсорбционный спектрометр, вакуумная индукционная печь, верхнеприводная мешалка.