如何大幅提高测序组装和分析的成本效益
时间：2014-11-22 阅读：380
据物理学家组织网5月5日报道，zui近，美国能源部联合基因组研究所（DOE JGI）、太平洋生物科学公司（PacBio）与华盛顿大学合作，开发出一种改良的基因组组装工艺流程，生成的读取片段达到数万个核苷酸长度，zui终的组装序列准确率大于99.999%。以往的桑格技术只有700个核苷酸，新工艺大大提高了测序组装和分析的成本效益。相关论文在线发表于5月5日的《自然·方法学》上。
人们在降低成本和DNA测序通量上已取得巨大进步，但在重建基因组过程中，仍面临很大挑战。现有技术擅于造出短DNA字母片段（读取片段），经过计算把它们拼一起（组装）成为长链，以此来确定目标序列中这些字母的序列和功能。基因组装就好比把几百万的“拼图”拼在一起，而事先不知道原图是什么样子。由于DNA段非常小而数量却极大，用目前流行方法来组装非常困难。
研究小组描述这一工艺为“从DNA样品制备到zui终基因组确定的全自动过程”，所用技术叫做HGAP（分级基因组组装过程）。利用太平洋生物科学公司的单分子实时DNA测序平台，生成的读取片段达到数万个核苷酸长度，比人类基因组计划时期的主力技术——桑格测序技术还要长。
桑格技术只能产出约700个核苷酸的读取片段，而且要建多个DNA库控制多种运行，结合数据分析才能*碱基编码空缺。后桑格法也需要多个库，但结合了优选技术。据研究小组报告，HGAP则相反， “只需准备一个DNA库，就会自动连续不断地读取单分子实时测序完成组装，而不需要循环一致测序。” 他们还用DOE JGI以往测序过的3种细菌对新方法进行了测试，收集数据进行了对比，发现HGAP方法zui终组装好的序列准确率大于99.999%。
“我们一直在寻找新做法，在产出高质量数据的同时提率。”DOE JGI基因组技术副主管兰恩·潘那奇奥说，“我们在研究多种改良技术以实现规模经济效益，这只是其中之一。”在*已完成或正在进行的两万多个基因组项目中，超过20%在使用DOE JGI的测序技术，大多集中在环境生物学、能源和碳处理方面。目前，研究小组正在进一步扩展这种新方法的应用范围，以研究更复杂有机生物的基因组。
太平洋生物科学公司科学官乔纳斯·克拉奇也表示，通过与JGI微生物和微生物基因组组装与注释领域的科学家合作，他们才能改变单分子测序组装方法，使组装结果质量更高，而且在速度和价格方面能与下一代测序与组装方法竞争。