Nanopore sequencing/ja

ナノポアシーケンシング

A DNA molecule passing through a nanopore can produce a signal that is interpreted as sequence information. Source: Wikimedia Commons, CC BY 4.0.

ナノポアシーケンシングとは、DNAやRNA分子がナノポアを通過する際に生じる信号変化を計算処理によって配列情報に変換する、単一分子シーケンシング手法です。実際のシステムでは、モータータンパク質が分子の動きを制御し、複数のナノポアが並行して動作し、ニューラルネットワークを用いた解析エンジンが原始的な信号を配列データに変換します。

ナノポアシーケンシングの科学的価値は、以下の4つの特性に由来する：長い読み取り範囲、リアルタイムでのデータ取得、直接的な電気的検出、そして携帯可能な測定装置である。これらの特性により、ゲノムアセンブリ、構造変異の解析、微生物の監視、疫病対策、環境DNAの解析、トランスクリプトミクス、および特定のヌクレオチド修飾の直接検出などに有用である。

特徴

• 長いリードでゲノムアセンブリや構造変異の検出に役立つ。
• リアルタイムのデータ生成と分析。
• 多くのワークフローで直接DNAやRNAを検出。
• 携帯可能な機器で、現場や迅速な対応に適している。

一般的なワークフロー

1. サンプル準備とライブラリ構築。
2. ナノポアデバイスでのシークエンシング。
3. 生の信号からヌクレオチドシークエンスへのベースコール。
4. 品質管理とフィルタリング。
5. アライメント、アセンブリ、変異検出、またはメタゲノム分類。
6. 解釈と報告。

関連ページ

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Data and file types

Raw and processed nanopore data may include POD5 or FAST5 signal files, FASTQ reads, BAM or CRAM alignments, sequencing-summary files, modified-base tags, and run reports. Good analysis practice records the instrument, flow cell, chemistry, kit, basecaller, model version, reference database, and command-line parameters.

Good practice

• Match the protocol to the biological question before optimizing yield.
• Use controls to separate library, pore, sample, and analysis effects.
• Report chemistry, basecaller, model version, and analysis parameters.
• Inspect both representative reads and aggregate statistics.
• Validate high-impact conclusions with independent evidence when possible.

Selected papers and resources

• Deamer D, Akeson M, Branton D. Three decades of nanopore sequencing. Nature Biotechnology. 2016.
• Jain M et al. Nanopore sequencing and assembly of a human genome with ultra-long reads. Nature Biotechnology. 2018.
• Wick RR, Judd LM, Holt KE. Performance of neural network basecalling tools for Oxford Nanopore sequencing. Genome Biology. 2019.
• Wang Y et al. Nanopore sequencing technology, bioinformatics and applications. Nature Biotechnology. 2021.
• Kovaka S et al. Targeted nanopore sequencing by real-time mapping of raw electrical signal with UNCALLED. Nature Biotechnology. 2021.
• Oxford Nanopore Technologies. Dorado basecaller and related tools.

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