Нанопоровый секвенатор MinION Mk1C

MinION Mk1C – портативный высокопроизводительный нанопоровый секвенатор производства Oxford Nanopore Technologies, объединяющий в себе секвенирующий блок и управляющую станцию с дисплеем, предназначенный для запуска одной стандартной проточной ячейки R9 или R10. Этот прибор является обновленной версией секвенатора MinION.

Брошюра ↓ 

Главные преимущества MinION Mk1C

• Относится к 3-му поколению NGS-секвенаторов;
• Простая и быстрая пробоподготовка без амплификации;
• Длинные прочтения без ограничения по длине;
• Максимальная производительность до 30 - 45 млрд. нуклеотидов;
• Низкая стоимость прочтения одного нуклеотида;
• Возможность отслеживать параметры: контролировать процесс секвенирования и проводить бейсколлинг в реальном времени;
• Прибор очень легкий (450 г) и компактный (30 х 14 х 11.6 см);
• Мобильность: для работы прибора не требуется особого помещения, его можно использовать в «полевых» условиях и перемещать даже во время работы;
• Управляющая станция и дисплей зашиты в корпус прибора. Первичная обработка данных может быть произведена в реальном времени с возможностью выгрузки сиквенсов на внешний носитель;
• Программное обеспечение работает на ресурсах графического процессора, что ускоряет обработку данных в ~30 раз;
• Возможность остановки запуска в любой момент времени.

Запросить цену→

Видеообзор секвенатора MinION Mk1C

Области применения MinION Mk1C

• Полногеномное секвенирование de novo и ресеквенирование;
• Облегчение сборки данных, полученных на других секвенаторах;
• Детекция хромосомных аберраций;
• Исследование альтернативного сплайсинга;
• Определение копийности определенных последовательностей;
• Анализ экспрессии генов;
• Углубленное исследование образцов бактериального метагенома (с предварительной амплификацией полного гена 16S рРНК);
• Детекция модифицированных нуклеотидов;
• Анализ профиля метилирования и др.

Технология нанопорового секвенирования

Ключевым компонентом (и основным расходным материалом) нанопровых секвенаторов является проточная ячейка.

Процесс секвенирования происходит в камере ячейки, содержащей непроводящую мембрану, в которую встроены проводящие белковые нанопоры. Обе стороны мембраны омывают растворы электролитов.

Во время пробоподготовки к концам фрагментов нуклеиновых кислот пришиваются специальные моторные белки. При попадании образца в камеру проточной ячейки эти белки связываются с нанопорами.

При запуске прибора между сторонами мембраны возникает разность потенциалов. Под действием электрического поля и при участии молекул АТФ моторные белки расплетают двухцепочечную нуклеиновую кислоту и направляют одну из цепей в нанопору. (При этом вторая цепь может присоединиться к соседней поре либо остаться в растворе.)

Дальнейшее движение фрагмента нуклеиновой кислоты через канал осуществляется за счет его отрицательного заряда. Одновременно с исследуемой молекулой под напряжением через нанопоры движутся ионы, содержащиеся в растворах электролитов. 

Поскольку размер нуклеотидов неодинаков, величина ионного тока зависит от последовательности участка нуклеиновой кислоты, проходящего через канал в данный момент времени. В ходе секвенирования происходит регистрация этого тока.

Таким образом, первичные данные нанопорового секвенирования представляют собой совокупность скачков силы тока ионов.

После секвенирования одного фрагмента нанопора остается активной и может аналогично пропустить через себя множество других цепей нуклеиновых кислот.

Управление проточной ячейкой

Прибор MinION Mk1C включает управляющую станцию со следующими характеристиками:

• 1 Tb SSD
• 8 Gb RAM
• Графические ускорители
• ОС: Linux
• Предустановленное ПО: MinKNOW, Guppy, EPI2ME
• Подключение: WiFi, Ethernet, USB 2.0, SIM.

Для работы прибора не требуется постоянное интернет-подключение, однако оно требуется для обновления программного обеспечения. Данные с прибора можно выгрузить на внешний носитель через порт USB (также есть порт для MicroSD карты памяти).

Графический интерфейс хотя и слегка отличается от версии MinKNOW для Windows, но отражает все те же показатели и телеметрию в виде тех же самых схем и графиков. Дисплей в приборе сенсорный, поэтому для работы не потребуется ни мышь, ни клавиатура.

На приборе установлено программное обеспечение EPI2ME, которое позволит провести простую вторичную обработку данных при подключении к сети Интернет (например, метагеномный анализ или поиск генов антибиотикорезистентности).

Программное обеспечение

Программа MinKNOW контролирует температуру камеры проточной ячейки во время секвенирования (+34° С), величину напряжения (варьирует в зависимости от длительности запуска), регистрирует и сохраняет в формате .FAST5 данные о величине ионного тока через нанопоры, а также позволяет проводить бейсколлинг в реальном времени. Интерфейс MinKNOW отображает количество прочтений, их длину, процент работающих пор и другие характеристики запуска.

Дополнительная программа Guppy предназначена для бейсколлинга по итогам запуска в режиме offline.

ПО MinKNOW и Guppy можно скачать бесплатно в личном кабинете на сайте Oxford Nanopore Technologies.

Первичные данные, получаемые на MinION Mk1C, позволяют не только определить последовательность нуклеиновых кислот, но и получить информацию о содержании в них модифицированных нуклеотидов. Обработав эти данные специальным ПО, можно без дополнительной ручной работы с биоматериалом изучить профиль метилирования ДНК.

Также пользователи продукции Oxford Nanopore Technologies могут воспользоваться облачным сервисом EPI2ME от портала  Metrichor, содержащим большое количество программных иструментов для вторичной обработки данных. Эта программа также установлена в приборе MinION Mk1C.