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시퀀싱장비 #
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시퀀싱 장비/시퀀싱플랫폼 #

염기서열을 읽는 기기로 현재까지 사용되고 있는 기기는 Illumina, Pacbio, Ion torrent 장비가 대표적이다. Roche, SOLiD 장비도 있었으나 역사의 뒤안길로 사라져 더이상 데이터를 생성하지 않고 있다. 시퀀싱장비의 발달로 벤치탑에서 이제는 팜탑크기(USB크기)의 시퀀싱장비인 Oxford Nanopore Technologies의 MinION도 사용되고 있다. Sequencing platform 시퀀싱 장비들은 각각 다른 특징을 가지고 있기 때문에 분석의 성격에 따라 알맞은 시퀀싱 장비를 사용하게 되면 더 효율적으로 분석할 수 있다.

각 시퀀싱 장비의 특징 #

Platform Instrument Year Reads per run Read length Gigabases per run
IonTorrent PGM 314 chip 2011 100000 100 0.01
IonTorrent PGM 316 chip 2011 1000000 100 0.1
IonTorrent PGM 318 chip 2011 5000000 100 0.5
IonTorrent PGM 318 chip 2012 5000000 200 1
IonTorrent PGM 318 chip V2 2013 5000000 400
IonTorrent Proton PI 2012 1650000000 200 10
IonTorrent proton PII 2012 6600000000 200
Illumina GA 2008 28000000 35 1
Illumina GA II ND 100000000 50 5
Illumina GAIIx 2009 440000000 75 33
Illumina GAIIx 2011 640000000 75 48
Illumina GAIIx 2012 640000000 150 95
Illumina HiSeq 2000 2010 2000000000 100 200
Illumina HiSeq 2000 2011 3000000000 100 600
Illumina HiSeq 2500 RR 2012 600000000 150 180
Illumina HiSeq X 2014 6000000000 150 1800
Illumina MiSeq 2011 30000000 150 4.5
Illumina MiSeq 2012 30000000 250 8.5
Illumina MiSeq 2013 30000000 300 15
Illumina MiSeq 2013 30000000 300 15
Illumina HiSeq 2000/2500 2014 4000000000 125 1000
Illumina NextSeq 2014 400000000 150 500
Illumina NovaSeq 2016 20000000000 150 1000
PacBio RS C1 2011 36000 1300 0.540
PacBio RS C2 2012 36000 2500 1.080
PacBio RS C2 XL 2012 36000 4300 1.858
PacBio RS II C2 XL 2013 47000 4600 2.594
PacBio RS II P5 C3 2014 44000 8500 4.500
Nanoporetech GridION 2012 4400000 200000 100
Nanoporetech MinION 2012 4400000 200000 20
Nanoporetech SmidgION 2017 4400000 200000 20

Illumina NGS 장비 #

Illumina(USA)는 2016년에 NovaSeq 6000 장비를 출시했다. 자사 기기 Hiseq X 와 비교했을 때 5배 향상되었다. 2일만에 6TB, 약 60명의 data를 처리한다. 그리고 최근(2018.01)에 또다른 장비를 선보였다. 먼저 iSeq 100 이다. 기존 자사 장비들보다 작고, 편리하다. 미생물이나 바이러스 같은 작은 생물에 용이하고, 적은 양으로 빠른 결과를 나타낼 수 있다고 설명한다.
또 Ion torrent의 AmpliSeq기술을 Illumina에서 사들여 출시했다.

Thermo Fisher NGS 장비 #

Thermo fisher에서는 2010년에 SOLiD 5500 w, Ion Torrent, IonPGM으로 출시를 시작했다. 2012년 부터 Ion Proton을 출시하면서 Proton series 들이 출시되고 있다. ptroton 시리즈로 출시예정인 proton PIII는 기존 series 보다 lead length가 2배로 400bp이다. 현재까지 나온 proton PI, PII 는 각각 165million wells/2human exomes, 660million wells/1human genome 의 성능을 가진다. 또 Thermo Fisher에서 Ion AmpliSeq 제품을 가지고있다. 10kb 영역을 표적화한 전형적인 분석의 경우 2시간 정도만에 완료된다. 최근 Illumina에서 이 AmpliSeq기술을 사들였다.

PacBio NGS 장비 #

PacBio는 RS, '2015' 라는 NGS 장비를 출시하면서 NGS 분석기업이 되었다. 다른 회사 장비들과는 다르게 PCR을 거치지 않는다. 이 회사에서는 SMRT sequencing이라고 부르는데, 이는 PCR을 하지 않고, long Read를 한꺼번에 읽는다. 평균 각 염기의 다른파장을 circulate 하면서 읽어내는 방식이다. Nanopore의 minION: Nanopore sequencing 과 같이 pcr을 하지 않는다는 점이 비슷하다.

Sequel System #

Sequel System은 Single Molecule, Real-Time(SMRT) technology를 기반으로 한 시스템이다. Sequel System은 PCR을 하지않고, long read를 한번에 읽는데, 각 NTP마다의 형광을 감지하는 방식이다.Sequel System은 whole genome의 ''de novo'' 어셈블리에 시간적, 경제적으로 적합하다.

시퀀싱 장비의 장단점 #

Illumina Miseq Illumina Hiseq 2500 V4 Ion torrent Proton Pacbio Biosciences MinION
Output크기 15Gb 1Tb 500MB~1GB 500~1000MB/SMRT cell 10~20Gb
Read길이 2x300base 150base 400base 10kb~40Kb long-read
분석시간 27h 6d 2h 30m ~ 4h 15min
분석비용(MB당) 0.15$ 29.9$(total) 1$ 0.13$ .
장점 가성비가 좋다.
Throughput이 많다.
한번에 많이
처리한다.
시간이 짧다. PCR이 필요 없다. PCR이 필요없고 빠르다.
단점 Read의 길이가 짧다. 비교적 가격이 높다. 비교적 가격이 높다. 에러율이 높다. 에러율이 비교적 높다.

다음은 시퀀싱 장비의 스펙을 비교한 표이다.

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<시퀀싱 장비 스펙 비교>

<출처 : http://ar6com.tistory.com/category/잡설/science> 2015 기준

시퀀싱 장비의 발달 #

시퀀싱 장비는 해마다 그 기술이 발전하고 있다. 다양한 플랫폼이 나옴에도 불구하고 발전 방향은 동일하게 한 번의 운용으로 많은 read 그리고 더 긴 read를 읽을 수 있도록 발전하고 있다.

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<출처 : http://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.100940> 2016 기준

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0.0.1_20140628_0