Onderzoekers identificeren een eenvoudige manier om sequentiefouten te elimineren die worden geproduceerd door draagbare DNA-sequencer

Onderzoekers hebben een eenvoudige manier gevonden om bijna alle sequentiefouten te elimineren die worden geproduceerd door een veelgebruikte draagbare DNA-sequencer, mogelijk waardoor wetenschappers die buiten het laboratorium werken, micro-organismen zoals het SARS-CoV-2-virus efficiënter kunnen bestuderen en volgen.

Met behulp van speciale moleculaire tags, het team was in staat om het foutenpercentage van vijf tot vijftien procent van het MinION-apparaat van Oxford Nanopore Technologies te verlagen tot minder dan 0,005 procent - zelfs bij het sequencen van vele lange stukken DNA tegelijk.

"De MinION heeft een revolutie teweeggebracht op het gebied van genomica door DNA-sequencing te bevrijden van de beperkingen van grote laboratoria, " zegt Ryan Ziels, een assistent-professor civiele techniek aan de Universiteit van British Columbia en de co-hoofdauteur van de studie, die deze week werd gepubliceerd in Natuurmethoden . "Maar tot nu toe onderzoekers hebben in veel situaties niet op het apparaat kunnen vertrouwen vanwege het vrij hoge out-of-the-box foutenpercentage."

Genoomsequenties kunnen veel onthullen over een organisme, inclusief zijn identiteit, zijn afkomst, en zijn sterke en zwakke punten. Wetenschappers gebruiken deze informatie om de microben die in een bepaalde omgeving leven beter te begrijpen, en om diagnostische hulpmiddelen en behandelingen te ontwikkelen.

Maar zonder nauwkeurige draagbare DNA-sequencers, cruciale genetische details kunnen over het hoofd worden gezien bij onderzoek in het veld of in kleinere laboratoria.

Dus creëerden Ziels en zijn medewerkers aan de Universiteit van Aalborg een uniek barcodesysteem dat langgelezen DNA-sequencingplatforms zoals de MinION meer dan 1000 keer nauwkeuriger kan maken.

Na het labelen van de doelmoleculen met deze streepjescodes, onderzoekers gaan te werk zoals ze gewoonlijk zouden doen -- versterken, of het maken van meerdere kopieën van, de gelabelde moleculen met behulp van de standaard PCR-techniek en het sequencen van het resulterende DNA.

De onderzoekers kunnen de streepjescodes vervolgens gebruiken om relevante DNA-fragmenten gemakkelijk te identificeren en te groeperen in de sequentiegegevens, uiteindelijk produceert het bijna perfecte sequenties van fragmenten die tot 10 keer langer zijn dan conventionele technologieën kunnen verwerken. Langere stukken DNA maken de detectie van zelfs kleine genetische variaties en de assemblage van genomen in hoge resolutie mogelijk.

"Het mooie van deze methode is dat het toepasbaar is op elk gen van belang dat kan worden geamplificeerd, " zegt Ziels, wiens team de code en het protocol voor het verwerken van de sequencing-gegevens beschikbaar heeft gemaakt via open-source repositories.

Dit betekent dat het zeer nuttig kan zijn op elk gebied waar de combinatie van zeer nauwkeurige en lange-afstands genomische informatie waardevol is, zoals kankeronderzoek, plantenonderzoek, menselijke genetica en microbioomwetenschap."

Ryan Ziels, Studie co-lead auteur en universitair docent civiele techniek, Universiteit van Brits-Columbia

Ziels werkt momenteel samen met Metro Vancouver aan de ontwikkeling van een uitgebreide versie van de methode waarmee micro-organismen in water en afvalwater bijna in realtime kunnen worden gedetecteerd.

Met een nauwkeurig beeld van de micro-organismen die in hun watersystemen aanwezig zijn, zegt Ziels, gemeenschappen kunnen mogelijk hun volksgezondheidsstrategieën en behandelingstechnologieën verbeteren - en de verspreiding van schadelijke micro-organismen zoals SARS-CoV-2 beter beheersen.

• De Cancer Microbiome Atlas geeft een duidelijker beeld van de microbiota die in organen leeft
• Onderzoekers ontdekken een nieuwe benadering om intrahepatisch cholangiocarcinoom te remmen