來自英國老牌測序研究機構Sanger研究院,以及英國劍橋巴布拉漢研究所的研究人員發表了題為“Direct sequencing of small genomes on the Pacific Biosciences RS without library preparation”的文章,首次研發出了一種無需文庫制備,就能完成DNA單分子測序的新技術,這一技術是在第三代單分子測序系統PacBio RS上完成的,不僅能簡化了基因組測序的標準流程,而且也降低了所需樣品DNA的數量。相關成果公布在12月的Biotechniques上。
需要建庫的測序技術
一般來說,基因組測序(具體來說,指的是第一代和第二代測序方法)的實驗步驟主要包括以下幾點:
在此流程中應該說文庫構建或者稱序列收集最為費時費力,并且由于建庫的過程中樣本被擴增上千倍,因此樣本中基因量的線性關系就會出現偏差,NGS定量受到影響,所以說如果能無需這部分步驟,將能大大提升基因組測序的速度和精確性。
無需建庫的測序新技術
這一新技術無需進行文庫制備,可直接從DNA片段獲得測序數據,并且與傳統標準方法相比,所需的DNA量也相當少,用量可低至不到1ng(10億分之一克),僅為常規測序方法的500分之一到600分之一。研究人員指出,這種方法適合用于小基因組測序。
文章的第一作者是Sanger研究院的Paul Coupland博士,他表示,“這是首次實現了DNA單分子的直接測序”,“我們利用這種新方法,完成了病毒和細菌的基因組測序,發現即使是沒花大力氣進行條件優化,我們也能鑒定出是何種生物,并且就算這些生物體內帶有一些特殊的基因或質粒(決定抗生素耐藥性),或者譬如特殊DNA堿基修飾之類的遺傳信息,都不會影響基因組測序。”
“這項技術通過優化,將能快速、高效地識別醫院和其他醫療場所中的細菌和病毒,具有很大的應用潛力。而且這也將能提升序列的可信度,因為這一過程無需構建文庫。”研究人員在第三代單分子測序系統PacBio RS上演示了這種簡化的直接測序方法,這種測序方案被稱為SMRT,也就是單分子實時DNA測序技術,這種技術的一個顯著特點在于從樣本制備到獲得測序結果,所需的時間還不到一天,因此十分適合用于傳染病監控。
在這項研究中,研究人員利用極少量的DNA樣品,分析了環形小分子單鏈,以及雙鏈DNA病毒基因組,以及金黃色葡萄球菌的MRAS菌株中的一種線性片段。這些樣品量只有800pg,比標準分析中所需的少了600倍。通過PacBio,研究人員雖然只完成70個片段——這相對于常規測序方法來說,不過是很小的一部分,但這些信息足以讓確定這些樣品是何種生物了。
這一方法是Sanger研究院這一平臺上開發出來的,可以針對未知序列進行檢查,因此可用于識別之前無法識別的生物種類,而且這種方法耗時少,樣品需要量也少,是未來傳染病監控,以及臨床檢查的一種有力手段。