シーケンシング:NGSとサンガーシーケンス

次世代シーケンシング(NGS)のワークフローでは、サンプルから核酸を抽出し、断片化したうえで、使用するシーケンスプラットフォームに適したライブラリー構造へと組み込みます。その後、増幅とシーケンシングを行います。サンプルの種類や使用するプラットフォームに関わらず、このワークフローのすべてのステップは成功に向けて非常に重要です。

プロメガでは、NGS ワークフローを支援する製品として、ライブラリー調製の前処理に使用する ProNex® NGS 定量およびサイズ選択型 DNA 精製システム、さらに核酸抽出および定量化システムをご提供しています。また、Spectrum Compact キャピラリー電気泳動システムおよび ProDye® Terminator シーケンシングシステムは、NGS の塩基コールの検証や、遺伝子導入株におけるゲノム編集結果の確認といった、サンガーシーケンシング用途にも対応しています。

NGS・サンガーシーケンスとは

基礎科学からトランスレーショナルリサーチまで、次世代シーケンシング(NGS、超並列シーケンシングとしても知られています)は、ゲノミクス、腫瘍学、生態学における新たな探求の道を切り開きました。 NGSテクノロジーが利用できるようになったことで、シーケンスは診断、法医学、疫学調査においてもシーケンシングが日常的かつ実用的な手法となり、多様なゲノム解析アプリケーションの発展を後押ししています。

サンガーシーケンス(第1世代のシーケンス)では、DNAフラグメントは、DNA断片に末端修飾ヌクレオチドを取り込ませて配列を決定し、それらを電気泳動で分離し、蛍光シグナルにより検出します。一方、NGS では数百万のDNA断片を同時に並列シーケンスし、ヌクレオチドがDNA鎖に取り込まれる過程をリアルタイムで検出します。DNA の抽出と断片化の後、各 DNA テンプレートのクラスターは PCR により増幅され、固体表面に固定されます。そこにヌクレオチドが添加され、シーケンシングの過程で画像化や信号検出が行われます。

現在、いくつかの NGS 技術が存在します。Illumina シーケンサーでは、可逆的ターミネーター付きの蛍光標識ヌクレオチドを用いて DNA を逐次的に読み取り、塩基ごとに標識とターミネーターを除去して配列を延長していきます。一方、Ion Torrent シーケンサーは、塩基が取り込まれる際に放出される水素イオンを電気的に測定する手法で、454 システムでは、ヌクレオチド取り込みに伴う発光(ルミネセンス)を測定します。これらのプラットフォームはいずれも多数のサンプルを並列処理でき、高速かつ高スループットな解析を実現します。その結果、全ゲノムの短時間での解析が現実的かつ経済的に可能となっています。