2015年米国において発表されたPrecision Medicine(個別化医療)という概念は、日本の医療業界にも大きな影響を与えております。現在、個人の遺伝子の特徴を踏まえながら、がんや遺伝性疾患を調べる個別化医療の体制を実現するため、次世代シーケンサを用いたゲノム研究による、精密かつ無駄のない医療の実現が期待されています。そこで、今回はこれらの基盤となる次世代シーケンサの原理について紹介します。
▼こんな方におすすめです!
・次世代シーケンサの原理が知りたい方
・次世代シーケンサの自動化に興味がある方
Ion Torrent次世代シーケンサが示すゲノム研究の自動化と汎用性
qPCRやキャピラリーシーケンサと比較すると膨大なデータが得られる次世代シーケンサ(NGS)について、「高コストで時間もかかる共通実験室の機器」と思っていませんか?ゲノム研究が加速している昨今、汎用性の高いIon Torrent™ システムを研究室単位で運用するケースが増えています。ライフサイエンス研究者にとって頭を悩ませる要因となるのが、どのようにして実験を進めるかを考えることと、煩雑な機器操作とデータ再現性をどのように両立させるかです。Ion Torrent システムは、このような悩みを持つ研究者に最適なソリューションを提供します。
Ion Torrentシステムが対象とする研究領域は、がんに関する幅広い研究をはじめ、遺伝性疾患、細菌叢研究、感染症研究など多岐にわたり、遺伝子変異解析、遺伝子発現解析などの手法によって、生物や疾患の仕組みを理解する上で欠かすことのできない重要な情報を得ることができます。これらの幅広い研究領域を支える基盤の一つが、ライブラリ調製のためのIon Ampliseq™ テクノロジーです。Ion Ampliseqテクノロジーは1チューブ内で最大20,000を超えるプライマーペアからマルチプレックスPCRによりアンプリコンを生み出します。確立された既製品のプライマーセット(パネル)により、上記の研究をカバーし、さらに自分の興味のある遺伝子領域だけをカスタムパネルとしてデザインし、変異解析や遺伝子発現解析を行うことができます。
Ion Torrentシステムのワークフロー
さて、ここでNGS、特にIon Torrentシステムのワークフローについて触れたいと思います。NGSのワークフローは核酸抽出、ライブラリ調製、クローナル増幅、シーケンス、データ解析という5つに大別できます。Ion Torrentシステムでは、前述のAmpliseqテクノロジーによるシンプルなライブラリ調製をはじめ、クローナル増幅、シーケンス、データ解析の4つの工程において、自動化と簡便な操作を実現しています。さらに、DNA伸長反応時に放出される水素イオンを半導体チップ上で測定するというシーケンス原理により、迅速なデータ解析が可能となっています。Ion Chef™ システムとIon GeneStudio™ S5シリーズではライブラリ調製からデータ解析まで3日間で完了し、最新の統合型次世代シーケンサIon Torrent™ Genexus™ システムでは核酸を装置に投入するだけでデータアウトプットまでのすべての工程を完全自動実行し、解析結果のレポート出力までを1~2日間で得られるようになりました。このような自動化や簡便な操作性は、ハンズオンタイムの短縮だけでなく、オペレーターの手技の差によるデータのブレも低減し、安定したデータにつながるのは言うまでもありません。
Ion GeneStudio S5シリーズでは、4~5種類のスループットの異なる半導体チップを使い分けることにより、データ量に無駄のない高いコストパフォーマンスを実現しています。また、Genexusシステムでは使用しなかった試薬を最長二週間装置にセットした状態で保持できるなど、高い利便性も兼ね備えています。いずれの装置でもオペレーターを悩ませていた実験後の機器クリーニングは自動実行され、装置稼働終了を待たずに帰宅することや、他の作業を進めることもできるようになりました。付属のプラグインやクラウド上のIon Reporter™ ソフトウェアと連携することで解析の労力も軽減され、「NGSの運用は難しい」という認識は過去のものになりつつあります。
下の動画では、Ion Torrentシステムのシーケンス原理や最新機種についてご紹介しております。ぜひご視聴ください。
まとめ
・Ion Torrentシステムは自動化と高い汎用性により、NGSを身近なアプリケーションにします。
・Ion AmpliSeqテクノロジーは、幅広い研究を可能にします。
・ハンズオンタイムの減少により、Ion Torrentシステムは高い再現性を示します。
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