在今年年初的J.P. 摩根大通醫(yī)療保健大會(huì)（J.P. Morgan Healthcare Conference）上，Illumina發(fā)表了堪稱地表上最強(qiáng)的測(cè)序儀NovaSeq。全新的測(cè)序架構(gòu)所帶來(lái)的超高通量，讓Illumina的總裁兼CEO Francis deSouza自信地宣示，百元基因組時(shí)代的來(lái)臨已指日可待。從一月產(chǎn)品發(fā)布到Q3 財(cái)報(bào)公布時(shí), Illumina已經(jīng)出貨近200臺(tái)NovaSeq到客戶手中。
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　　無(wú)可匹敵的超高通量，是吸引許多客戶眼球的第一元素。年初S2 流動(dòng)槽最先上市，一個(gè)流動(dòng)槽每次運(yùn)行可達(dá)到28-33億數(shù)量的reads / clusters。在雙S2流動(dòng)槽同時(shí)運(yùn)行的情況下，使用2x150 bp讀長(zhǎng)，一次NovaSeq測(cè)序可以在一天半內(nèi)解碼16個(gè)人類基因體（平均30x覆蓋深度）。10月中推出的S4流動(dòng)槽，更將通量翻了三遍。一個(gè)S4流動(dòng)槽每次運(yùn)行可達(dá)到80-100億數(shù)量的reads / clusters，所以雙S4流動(dòng)槽運(yùn)行可以在不到兩天內(nèi)解碼48個(gè)人類基因體（6萬(wàn)億鹼基通量）。S4的強(qiáng)大功能，將加速大規(guī)?；蚪M研究計(jì)畫(huà)，對(duì)臨床研究提供關(guān)鍵性的突破。如同哥倫比亞大學(xué)基因組醫(yī)學(xué)研究所主任David B. Goldstein所言，NovaSeq系列所激發(fā)的研究規(guī)模和成本，都是一年前無(wú)法想像的。這全新系列的可擴(kuò)展測(cè)序機(jī)不只幫助基因組醫(yī)學(xué)走向更大規(guī)模的研究，也能推動(dòng)實(shí)現(xiàn)如液態(tài)活檢、腫瘤深度全基因組分析、和大數(shù)量單細(xì)胞測(cè)序等需要高覆蓋深度或高強(qiáng)度的測(cè)序應(yīng)用普及化。
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　　NovaSeq高通量的可擴(kuò)展性，滿足不同產(chǎn)量的測(cè)序應(yīng)用，也是其受到許多用戶青睞的關(guān)鍵。除了可以選擇S2 或S4流動(dòng)槽，以及自由設(shè)定單槽或雙槽同時(shí)運(yùn)行之外，與S4同時(shí)推出的NovaSeq Xp工作流程讓NovaSeq系統(tǒng)的靈活度更上一層樓。NovaSeq Xp工作流程的流動(dòng)槽上樣棧與試劑，讓用戶可以將文庫(kù)直接上樣到流動(dòng)槽的單個(gè)通道中。由于每個(gè)通道的文庫(kù)獨(dú)立不混雜，用戶可以根據(jù)通道來(lái)劃分樣本和項(xiàng)目。NovaSeq Xp工作流程帶來(lái)更大的自由度，例如每個(gè)通道使用96個(gè)樣本索引，每個(gè)流動(dòng)槽一次可以測(cè)序384各樣本。這樣高度的多樣本測(cè)序（multiplexing）也順帶減低了每個(gè)樣本DNA所需的起始量。用戶可以自由決定使用標(biāo)準(zhǔn)工作流程來(lái)混合各種文庫(kù)類型在一個(gè)流動(dòng)槽裡，或是利用NovaSeq Xp工作流程裡的上樣棧實(shí)行新穎的樣本索引方法，最佳化有效地利用地表上最高通量的測(cè)序儀。
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　　NovaSeq 6000系統(tǒng)支援所有文庫(kù)制備方法，例如全基因組測(cè)序（WGS）、靶向重測(cè)序（targeted resequencing）、RNA測(cè)序（RNA sequencing）、和甲基化測(cè)序（methylation sequencing）。用戶可以在BaseSpace Sequencing Hub上找到NovaSeq產(chǎn)生的范例Illumina文庫(kù)測(cè)序結(jié)果。

　　更多關(guān)于NovaSeq系統(tǒng)規(guī)格和NovaSeqXp工作流程的細(xì)節(jié)，可以參考Illumina網(wǎng)站上的白皮書(shū)：
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　　除了NovaSeq S4流動(dòng)槽和Xp工作流程，Illumina在10月推出的創(chuàng)新產(chǎn)品還包含了Nextera DNA Flex，一款全新的高性能全基因組測(cè)序（WGS）文庫(kù)制備試劑盒。Illumina了解在NGS測(cè)序技術(shù)不斷進(jìn)步下，文庫(kù)制備的技術(shù)也要跟上腳步，一起加速基因組醫(yī)學(xué)爆發(fā)性地前進(jìn)。目前許多實(shí)驗(yàn)室在NGS流程的文庫(kù)制備階段仍然遭遇瓶頸。多數(shù)文庫(kù)制備流程以及前后的多個(gè)步驟，耗時(shí)又耗工。文庫(kù)制備前需要DNA提取、定量和片段化，而文庫(kù)制備后的步驟包括文庫(kù)質(zhì)量評(píng)估、文庫(kù)濃度定量和歸一化。這讓許多實(shí)驗(yàn)室都要延誤不少時(shí)間在文庫(kù)制備流程，才能開(kāi)始測(cè)序過(guò)程。
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　　Nextera DNA Flex的核心技術(shù)為Bead-Linked Transposome （BLT），將Nextera的轉(zhuǎn)座體（transposome）鏈接在磁珠上。BLT的On-Bead Tagmentation整合了DNA片段化（fragmentation）、片段接頭化（adapter ligation）、和文庫(kù)定量歸一化（library normalization）的步驟，減少手動(dòng)接觸點(diǎn)并節(jié)省文庫(kù)制備時(shí)間到2. 5小時(shí)。搭配Flex Lysis Reagent Kit的細(xì)胞裂解試劑，Nextera DNA Flex允許直接加入樣本如血液、唾液、乾血紙片、和微生物菌株。直接加入樣本進(jìn)一步省去了樣本制備的繁瑣步驟，不需要輔助設(shè)備和試劑來(lái)提取DNA。從而將文庫(kù)制備的整體周轉(zhuǎn)時(shí)間，從樣本到上測(cè)序機(jī)，縮短到三小時(shí)以內(nèi)。Nextera DNA Flex的簡(jiǎn)約有助于自動(dòng)化流程的使用。

　　除了是Illumina產(chǎn)品線中最快且最簡(jiǎn)化的文庫(kù)制備流程，Nextera DNA Flex的On-Bead Tagmentation提供了比in-solution tagmentation更均值的DNA片段化反應(yīng)。當(dāng)樣本DNA起始量超過(guò)BLT的飽和點(diǎn)（大約是100ngDNA），過(guò)多的DNA便無(wú)法被片段化。不同于其他種文庫(kù)制備方法，這樣的化學(xué)特性使得Nextera DNA Flex片段化結(jié)果不會(huì)受到DNA定量的準(zhǔn)確度影響。當(dāng)DNA量介于100-500ng 之間，Nextera DNA Flex制備后的文庫(kù)片段長(zhǎng)度和上樣量幾乎是固定的。用戶可以利用Nextera DNA Flex的廣泛樣本DNA起始量，靈活支持各種類型的基因組測(cè)序，簡(jiǎn)化日常操作?！?br/>?
　　BLT與樣本DNA飽和后帶來(lái)的均勻文庫(kù)片段長(zhǎng)度和上樣量，也提升了基因組測(cè)序覆蓋度的均一性。不管是人類或非人類基因體，文庫(kù)DNA片段均勻地覆蓋在高與低的GC區(qū)域，沒(méi)有偏好性。這樣的通用特性讓Nextera DNA Flex應(yīng)用范圍廣泛，支持人類或其他大型/複雜基因組以及擴(kuò)增子和微生物、寄生蟲(chóng)或真菌物種的測(cè)序，并且與Illumina各款測(cè)序儀完全兼容。用戶可以在BaseSpace Sequencing Hub上找到Nextera DNA Flex應(yīng)用在不同動(dòng)植物和細(xì)菌基因體所產(chǎn)生的文庫(kù)和在不同Illumina測(cè)序儀上的結(jié)果。

　　更多關(guān)于Nextera DNA Flex的全新技術(shù)BLT原理、快速與整合的流程、以及全基因組測(cè)序表現(xiàn)和TruSeq Nano與Nextera XT的比較，請(qǐng)參考Illumina網(wǎng)站上的白皮書(shū)：
　　另外兩份白皮書(shū)詳盡討論Nextera DNA Flex的文庫(kù)制備成果：

人類基因體
微生物基因體
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　　今年十月份發(fā)布的這些新產(chǎn)品，NovaSeq S4流動(dòng)槽、NovaSeq Xp工作流程（預(yù)計(jì)十二月份開(kāi)始接受訂購(gòu)）、和Nextera DNA Flex文庫(kù)制備試劑盒，再度展現(xiàn)Illumina的創(chuàng)新能力，并幫助加速基因組醫(yī)學(xué)邁向大規(guī)模、高性能的全基因組研究之路。

作者簡(jiǎn)介

莊涵宇博士
Illumina高級(jí)經(jīng)理，生物信息和基因組應(yīng)用合作
Han-Yu Chuang
Senior Manager, Bioinformatics and Genomics Applications Partnerships, Illumina Inc.