Oxford Nanopore年度集会乐成召开：技术性能，准确率及产物线升级公布

克日，由Oxford Nanopore Technologies主办的London Calling 2020线上集会乐成召开。会上，Oxford Nanopore平台技术副总裁James Clarke、研发部副总裁Stuart Reid和产物治理副总裁Rosemary Dokos划分对纳米孔测序技术及其产物性能举行了全方位解读，并先容了2020年纳米孔测序产物线的升级。

一【00:00– 28:00分】：James Clarke – 平台技术副总裁

详细技术原理

关键技术特点

系列设备和测序芯片满足所有需求

二【28:00– 53:30分】：Stuart Reid – 研发部副总裁

差别类型的准确率：原始读长准确率，分子条形码标签（barcode）准确率，共有序列准确率，单分子准确率；

人类基因组测序准确率：单核苷酸多态性（SNP），结构变异（ SV），组装，碱基修饰

同一组数据内包罗了SNP、结构变异、组装、碱基修饰信息

三【53:30– 01:18:00】：Rosemary Dokos – 产物治理副总裁

产物线总结

平台性能总结

2020升级和公布时间表

Technology Introduction

现在Oxford Nanopore在凌驾100个国家拥有上万名用户；迄今使用纳米孔测序技术揭晓的文章已凌驾1000篇，预计已经发生了约1.7 Pb级别（Petabases）纳米孔序列数据。

什么是纳米孔测序技术？

·简朴的测序原理，极其富厚的数据信息

卵白质纳米孔位于在电阻膜中，通过设置跨膜电压使离子电流通过纳米孔。当分子链通过纳米孔时，会引起特征性的电流滋扰发生“波形曲线”，通过丈量并解码电流变化识别碱基，将其转化为富厚的序列信息。

·文库制备的选项和机制：基于转座酶的10分钟的快速文库，或基于毗连酶的60分钟通例文库制备。为测序的样本文库添加包罗马达卵白和毗连臂的测序讨论，其中马达卵白将测序速度控制在每秒400-450个碱基，毗连臂锚定至生物膜上以数量级提高敏捷度，降低所需起始质料量。

· 纳米孔为单分子传感技术，一个纳米孔一次只读取一个分子，因此我们将纳米孔以成百上千的微阵列方式排布，通过ASIC（专用集成电路）举行数据收罗和控制。

·电信号至序列：差别碱基通过纳米孔发生的电流信号形成特定的“波形曲线”，这些原始数据含有大量富厚的信息。通过循环神经网络（RNN, Recurrent Neural Networks）训练数据集可将原始数据解码，举行准确的碱基识别。

纳米孔技术的主要特点：

·高共有序列准确度：原始序列准确度众数值为97%；

·超长读长序列：当前最新记载为人类样本中一条长达244万碱基的一连读长序列；

·检测修饰碱基：修饰信息包罗在原始信号中，无需以化学方式处置惩罚样本，无需分外花费即可从富厚的信号中提取出信息；

·直接测序RNA分子：纳米孔测序是唯一可以直接测序天然RNA链的技术。相似的测序原理，运用差别的马达卵白和文库制备方式，可识别多种差别的RNA修饰；

·高通量，并可搭配多个分子条形码标签：单张MinION和GridION的测序芯片可以生成20-40 Gb；单张PromethION测序芯片的当前最高记载为220 Gb；

·获得快速效果：最快文库制备仅需10分钟，上样后测序即开始，分析流程同时响应实时测序举行数据分析，从提取出DNA后最快15分钟就可以获得高精准的序列识别；

纳米孔测序设备和芯片：一系列纳米孔测序设备，可满足任何规模的测序。

·MinION：入门级便携式测序仪，USB3.0设备；单张芯片产出20-40Gb，cDNA测序产出约700万至1200万读长序列；设备控制和碱基识别通过条记本电脑举行，实时效果和分析。

·MinION Mk1C：独立移动测序仪；可使用MinION（20-40Gb）或Flongle测序芯片；整合盘算功效，无需毗连外部条记本电脑；内置GPU加速器举行机载碱基识别，可毗连WIFI等移动网络，1TB 固态硬盘；

·GridION：独立台式测序仪；可独立或同时运行多达5张MinION或Flongle测序芯片；内置强大的GPU碱基识别加速器；整体数据产量为MinION测序仪的5倍；

·Flongle：为小型测序所设计；包罗Flongle测序芯片，以及Flongle转换头使之与MinION测序仪和GridION测序仪相兼容；当前单张芯片产量约1-2Gb；数据分析通过外接盘算机完成；

·PromethION：灵活按需测序的桌式高通量测序设备；支持独立或同时运行多达24（P24版）或48张（P48版）PromethION测序芯片，因此无需批量运行，同一台设备可支持多个用户在差别时间开展差别的实验项目；内置强大的盘算模块和内存容量，支持实时监测并获得实时数据；当前用户最高实际产出为单张芯片180Gb，一台P48版PromethION一年可运行4500张测序芯片；当前公司内部最佳产出为一台P48单次运行8Tb数据，一台P24单次运行4Tb数据。

引起PromethION质量不足的原因已解决，芯片质量更稳定，质检更严格。

Stuart Reid

研发部副总裁

Tehchnology Development

准确率

·原始读长准确率：碱基识别软件的开发推动了准确性的提高，Flip-flop循环神经网络（RNN）碱基识别器已整合至MinKNOW 4.0 和 Guppy3.6软件中，当前原始读长准确度的众数值（modal）达 97%。我们正在研发一系列的碱基识别器，为获得差别用处的高准确度数据提供多种到达途径。

·分子条形码标签（barcode）准确率：分子条形码标签是将一段特定DNA序列添加到样本中，以此将多个样本混淆在同一张测序芯片上运行，然后使用DNA条形码标签再拆分出样本。差别类型的分子条形码标签选择：PCRbarcoding（96），Nativebarcoding（24）和Dual barcoding（2304）；我们使用最新的碱基识别工具举行了基准测试，在最严格的设置下获得了99.999%的分类准确度。

·共有序列准确率：使用最新的碱基识别软件版本和推荐的纳米孔共有序列工具Medaka，在微生物群落中举行测试后，R9.4.1版测序芯片准确率达Q45，最新的早期试用版R10.3芯片达Q50，获得是高质量、完全剖析的环状细菌共有序列基因组。

·单分子准确度：可通过使用唯一分子标识（UMI）使单个DNA分子到达共有序列水平的准确度。世界顶尖研究型大学——荷兰乌得勒支大学研发了的高精度单分子事情流程，可举行应用于液体活检的高分辨率循周游离DNA检测。

·人类全基因测序：

- 单核苷酸多态性（SNP）：使用最新的碱基识别软件版本及纳米孔变体识别工具Medaka，在R9版和R10版芯片上以60X的深度可获得凌驾99%准确度，且R10版芯片在小插入缺失（indel）方面有所革新；

-结构变异（SV）：结构变异的界说是凌驾50个碱基的改变，长读长在这方面具有奇特优势。在我们差别深度（15X-60X）的基准测试中，60X测序笼罩深度下准确度高达96%。

-组装：高度准确、高度一连和完整的人类基因组组装。

·甲基化分析：人类样本CpG修饰识别：现在可以同时举行5mC和5hmC的实时分析；在基准测试中，我们发现纳米孔数据与亚硫酸氢盐测序数据有更好的相关性。同一组纳米孔测序数据内包罗了SNP、结构变异、组装，以及碱基修饰信息。

软件提升& 平台开发:

更为友好的全新触屏用户使用界面；更为个性化操作，便捷的设备治理和无缝升级体验；融合更多新功效，例如在界面中运行序列比对并检察效果；一系列的工具可用于下游生物信息学分析，如最新的“EPI2ME实验室”和GitHub中的开源软件。

在平台开发上，我们正通过调整化学试剂、延长测序运行时间和提高敏捷度来进一步提高芯片产出。在未来平台研发设计中，我们正在研发一个新的ASIC（专用集成电路），更小且耗能更低，这将在未来带来像是板式Plongle和手机SmidgION移动测序的新形式。

Rosemary Dokos

产物治理副总裁

Product

产物线：差别需求的样本制备试剂盒；差别的样本制备方式（自动化或高通量制备）和分子条形码标签选择；从小型测试到高通量群体规模测序的系列设备。

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