Ngs 1
-
Upload
bioinformaticsinstitute -
Category
Documents
-
view
203 -
download
1
Transcript of Ngs 1
NGS
part 1
15092012
Секвенирование (Сэнгер)
2
dNTP и ddNTP
3
Автоматическое секвенирование
4
Полногеномное секвенированиеde novo
1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты
2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность
bull картированиеbull перекрывание
5
Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании
6
Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании
7
8
Next-generation sequencing =High-throughput sequencing =
Massive parallel sequencing
9
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Секвенирование (Сэнгер)
2
dNTP и ddNTP
3
Автоматическое секвенирование
4
Полногеномное секвенированиеde novo
1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты
2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность
bull картированиеbull перекрывание
5
Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании
6
Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании
7
8
Next-generation sequencing =High-throughput sequencing =
Massive parallel sequencing
9
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
dNTP и ddNTP
3
Автоматическое секвенирование
4
Полногеномное секвенированиеde novo
1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты
2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность
bull картированиеbull перекрывание
5
Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании
6
Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании
7
8
Next-generation sequencing =High-throughput sequencing =
Massive parallel sequencing
9
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Автоматическое секвенирование
4
Полногеномное секвенированиеde novo
1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты
2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность
bull картированиеbull перекрывание
5
Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании
6
Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании
7
8
Next-generation sequencing =High-throughput sequencing =
Massive parallel sequencing
9
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Полногеномное секвенированиеde novo
1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты
2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность
bull картированиеbull перекрывание
5
Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании
6
Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании
7
8
Next-generation sequencing =High-throughput sequencing =
Massive parallel sequencing
9
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании
6
Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании
7
8
Next-generation sequencing =High-throughput sequencing =
Massive parallel sequencing
9
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании
7
8
Next-generation sequencing =High-throughput sequencing =
Massive parallel sequencing
9
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
8
Next-generation sequencing =High-throughput sequencing =
Massive parallel sequencing
9
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Next-generation sequencing =High-throughput sequencing =
Massive parallel sequencing
9
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Стоимость секвениорвания
Sanger NGS NNGS10
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Накопление данных
bases bytes11
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Накопление данных
12
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
13
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Sanger NGS
Library preparation
Template preparation
Sequencing
14
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
NGS approaches
bull Sequencing by synthesis
ndash Pyrosequencing
ndash Semiconductor sequencing
ndash Sequencing by reversible termination
ndash Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
bull Sequencing by ligation
15
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Template preparation
bull Emulsion PCR
bull Bridge amplification
bull Single-molecule templates
16
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2000MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
17
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
18
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
19
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
20
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
21
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
NGS technologiesПлатформа Методика
секвенированияПодготовка матрицы Прибор Особенности
454 Life Sciences (Roche)
Пиросеквенирование Эмульсионная ПЦРGS FLX TitaniumGS Junior
+ Длинные риды- Ошибки в гомополимерах
Solexa (Illumina)Синтез с обратимой терминацией
Твердофазная ПЦР (Bridge PCR)
HiSeq 2500MiSeq
+ Высокая производительность
Applied Biosystems (Life Technologies)
Лигирование Эмульсионная ПЦР SOLiD 4+ Высокая точность- Короткие риды
Ion Torrent (Life Technologies)
Полупроводниковое секвенирование
Эмульсионная ПЦРIon PGMIon Proton
+ Низкая стоимость- Ошибки в гомополимерах
Helicos BiosciencesСинтез с обратимой терминацией
Нет HeliScope - Короткие риды
Pacific BiosciencesСеквенирование в реальном времени
Нет PacBio RS+ Длинные риды- Высокий процент ошибок
22
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
23
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
ldquoBenchtoprdquo sequencers
24
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
454 (Roche)
GS FLX Titanium GS Junior
25
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Пиросеквенирование
26
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Пиросеквенирование
27
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Эмульсионная ПЦР
28
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Illumina
HiSeq MiSeq
29
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Illumina
30
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Bridge PCR
31
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Template preparation
32
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Applied Biosystems(Life Technologies)
SOLiD 33
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Секвенирование лигированием
34
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Лигирование с олигонуклеотиднымизондами
35
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
36
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Ion Torrent(Life Technologies)
37
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
38
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Полупроводниковое секвенирование
39
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Быстрая прямая детекция
Rothberg JM et al Nature doi101038nature10242
Пластина сенсора
Кремниевый субстрат
Drain SourceBulk
дНТФ
К ресиверу
∆pH
∆Q
∆ V
Чувствительный слой
H+
40
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CGCTAAGTAATATTCGCCCCGTTCACACGATTCCTCTGTAGTTCAGTCGGTAGAACGGCGGACTGTTAATCCGTATGTCACTGGTTCGAGTCCAGTCAGA
1 100
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GGAGCCAAATTCTAAAAATTCGCTTTTTTAGCGCAATGTCACTGACCTTAGTTGAACATTGTTTTTTAACGGATAGCGGGTTTTTAACATCTTAAGCGCC
101 200
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGACCTTTATGGTTGAGGGCGTTTTGCTATGAACGCCATCACCATTTTCCCCTCGATTATAAAACTTGAGTTATTCAGTAGTCTCCCCTCTTGCAACT
201 300
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CACACCCAAAACTGCCTAACGAAAAGTTATTAATTTTCAATCATATTGCTATCAGTATTTACATTTTTTCGCTGTGCTAGAAAGGGCGCATTTATGTTAG
301 400
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CTCGTTCAGGGAAGGTAAGCATGGCTACGAAGAAGAGAAGTGGAGAAGAAATAAATGACCGACAAATATTATGCGGGATGGGAATTAAACTACGCCGCTT
401 500
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
|||||||||||||||||||||||||
AACTGCGGGTATCTGTCTGATAACT
501 600
41
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Ion Workflow Overview
Prepare
Library
Clonal
Amplification
DNA RNA
Data
Analysis
Sample Preparation
DNASequencing
Isolate Positive Ion
Spheretrade Particles
Data Analysis
Load Chip
and Sequence
42
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Ideal Clonal Amplification
Amplification
10
10
Expanded view
Primers
dNTPs
Polymerase
MgCl2
43
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Amplification
ldquomixedrdquo reads duplicate reads
Non-Ideal Cases
44
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
OneTouch Instrument
Денатурация
Отжиг праймера
синтез
45
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
OneTouch Enrichment System
Biotinylated Template + ISP
MyOne Bead + Streptavidin
Non-Templated ISP
46
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Чипы Ion 314 и Ion 316 с проточными ячейками
pH-сенсорные чипы
47
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Расположение лунок на поверхности pH-сенсорных чипов
Ion 314 Ion 316 Ion 318
pH-сенсорные чипы
Вид сенсорных чипов на срезе (сканирующая электронная микроскопия) 48
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Scalability
2011 2012 2013
10 Mb
100 Mb
1 Gb
10 Gb
100 Gb
49
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 1-4
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with pattern ndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
50
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
50
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
T
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
Sequencing Flows
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
A
C
G
Flows 5-8
---Ion Spheretrade
Particle
C G A CG T AC GT A
51
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
51
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
C
T A C G T A C G T C G A CG T AC G
Flows 1-4 hellip9-12Flows 5-8hellip etc
T
C
G
T
Flows 9+
A G
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
T
T A
52
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
52
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
T
Ion Sphere -----Primer------ A G T C A A G C G T C C C A T G
Sequence of InterestKey Sequence
AC G
T A C G T A C G T
Flows 1-4 hellip9-12Flow 5-8hellip etc
T
A
C
G
T
T T C G C A G G GT A C
And so onhellip
---Ion Spheretrade
Particle
bull A ldquoflowrdquo is the event of exposing the chip to one particular dNTP (T A C or G) followed by a washing step
bull The flow order repeats with patternndash lsquoTACGTACGTCTGAGCATCGATCGATGTACAGCrsquo
C G A CG T AC GT A
53
A ldquocyclerdquo is four consecutive dNTP flows for instance T-A-C-G = 1 cycle
Sequencing Flows
53
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
bull An ldquoionogramrdquo is the output of the signals in flow space
bull Must be read ldquoup-and-downrdquo along with ldquoleft-to-rightrdquo
bull Height of bar indicates how many nucleotides incorporated during flow
bull ldquoNegativerdquo or ldquozerordquo flows indicate no nucleotide incorporationndash These observations are omitted when converting to nucleotide space
Sequencing Ionograms
Sequence AATCTTCTGhellip
Key Sequence
TTT
TCAG
AA
54
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
HeliScopetrade
Мономолекулярное секвенирование
PacBio RS
55
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Helicose
56
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Pacific Biosciences
bull Большая длина прочтенияbull Ошибки не зависят от последовательностиbull Чтение модифицированных нуклеотидов
bull Высокий процент ошибокbull Высокая стоимость 57
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing
58
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Pacific BioSciences
59
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Oxford Nanopore
60
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
61
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
62
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Sanger amp NGS
63
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Next Next generation sequencing
64
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Template immobilization strategies
65
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Four-color and one-colour reversible termination methods
66
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Модифицированные dNTP
67
Спасибо за внимание
68
Спасибо за внимание
68