Ngs 1

68
NGS part 1 15.09.2012

Transcript of Ngs 1

Page 1: 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

Page 2: Ngs 1

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

Page 3: Ngs 1

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

Page 4: Ngs 1

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

Page 5: Ngs 1

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

Page 6: Ngs 1

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

Page 7: Ngs 1

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

Page 8: Ngs 1

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

Page 9: Ngs 1

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

Page 10: Ngs 1

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

Page 11: Ngs 1

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

Page 12: Ngs 1

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

Page 13: Ngs 1

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

Page 14: Ngs 1

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

Page 15: Ngs 1

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

Page 16: Ngs 1

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

Page 17: Ngs 1

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

Page 18: Ngs 1

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

Page 19: Ngs 1

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

Page 20: Ngs 1

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

Page 21: Ngs 1

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

Page 22: Ngs 1

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

Page 23: Ngs 1

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

Page 24: Ngs 1

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

Page 25: Ngs 1

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

Page 26: Ngs 1

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

Page 27: Ngs 1

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

Page 28: Ngs 1

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

Page 29: Ngs 1

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

Page 30: Ngs 1

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

Page 31: Ngs 1

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

Page 32: Ngs 1

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

Page 33: Ngs 1

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

Page 34: Ngs 1

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

Page 35: Ngs 1

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

Page 36: Ngs 1

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

Page 37: Ngs 1

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

Page 38: Ngs 1

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

Page 39: Ngs 1

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

Page 40: Ngs 1

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

Page 41: Ngs 1

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

Page 42: Ngs 1

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

Page 43: Ngs 1

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

Page 44: Ngs 1

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

Page 45: Ngs 1

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

Page 46: Ngs 1

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

Page 47: Ngs 1

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

Page 48: Ngs 1

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

Page 49: Ngs 1

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

Page 50: Ngs 1

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

Page 51: Ngs 1

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

Page 52: Ngs 1

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

Page 53: Ngs 1

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

Page 54: Ngs 1

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

Page 55: Ngs 1

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

Page 56: Ngs 1

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

Page 57: Ngs 1

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

Page 58: Ngs 1

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

Page 59: Ngs 1

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

Page 60: Ngs 1

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

Page 61: Ngs 1

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

Page 62: Ngs 1

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

Page 63: Ngs 1

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

Page 64: Ngs 1

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

Page 65: Ngs 1

Template immobilization strategies

65

Four-color and one-colour reversible termination methods

66

Модифицированные dNTP

67

Спасибо за внимание

68

Page 66: Ngs 1

Four-color and one-colour reversible termination methods

66

Модифицированные dNTP

67

Спасибо за внимание

68

Page 67: Ngs 1

Модифицированные dNTP

67

Спасибо за внимание

68

Page 68: Ngs 1

Спасибо за внимание

68