巴尔的摩——来自丹麦奥尔堡大学的研究人员仅使用纳米孔长读测序，就从纯细菌培养物或宏基因组中生成了接近完成的微生物基因组。
他们的研究方法发表在自然方法本月早些时候，该公司证明，使用牛津纳米孔技术公司的新型R10.4流式细胞和Q20+化学技术的纳米孔测序现在可以产生细菌基因组，而不需要短读或参考抛光。
“对实验室里的我们来说，这真的是重要的一步，”奥尔堡大学(Aalborg University)的微生物学家、该研究的首席研究员麦德斯·艾伯森(Mads Albertsen)说。“我们(现在)可以使用单一的、现成的技术来完成或多或少完美的细菌基因组组装。”
据Albertsen说，用单一的测序技术组装出近乎完美的细菌基因组是他的实验室长期以来的目标。vwin德赢ac米兰合作他的团队开始使用Illumina短读测序，但他说，用短读测序组装细菌基因组中重复和相似的区域是“非常困难的”。
2014年，他的实验室成为牛津纳米孔公司的早期客户，当时该公司还没有商业化推出其首款测序仪MinIon。Albertsen说，该团队最初使用纳米孔长读取数据作为Illumina测序的支架，但随着纳米孔测序的改进，该团队大约在五年前开始使用长读取数据组装细菌基因组。
然而，由于纳米孔测序的共识误码率很高，团队总是必须使用Illumina短读数据来消除错误，特别是来自基因组中均聚物区域的插入和删除。
虽然仅使用太平洋生物科学公司的HiFi测序就可以实现近乎完美的细菌基因组组装，但Albertsen说，由于PacBio平台庞大、昂贵，而且通常需要大量的DNA输入，这项技术“还没有到达小实验室”。vwin德赢ac米兰合作另一方面，牛津纳米孔公司的平台，他说，更便宜，“真正民主化谁能真正做真正好的细菌基因组组装。”
在他们的研究中，Albertsen的团队使用PromethIon平台，在ZymoBiomics模拟细菌群落样本上测试了Oxford Nanopore的R10.4流式细胞和Q20+化学物质，这两种物质仍处于早期使用阶段。此外，该团队利用GridIon设备上的新型流动细胞和化学物质对厌氧消化器中的活性污泥样本进行了测序。
结果表明，R10.4的化学性质提高了纳米孔测序的能力，称为均聚物。具体来说，研究人员报告说，在一个一致的序列水平上，新的化学方法能够正确地分解几乎所有长度小于11 bp的均聚物。
Albertsen说:“如果你实际查看细菌的参考基因组，绝大多数均聚物都在9或10 [bp]以下。”他补充说，尽管纳米孔测序仍然不能很好地处理大于50 bp的均聚物，但这些较大的均聚物很少存在于细菌中。尽管如此，他指出，对于真核生物和其他生物来说，即使有了新的化学方法，纳米孔测序中对均聚物的担忧仍然存在。
“纳米孔(测序)在这么短的时间内取得了如此大的进展，这真的很令人着迷，”贝勒医学院(Baylor College of Medicine)的研究人员弗里茨·塞德拉扎克(Fritz Sedlazeck)说，他对这项技术很有经验。vwin德赢ac米兰合作
Sedlazeck也是牛津纳米孔公司的早期客户，据他说，他的实验室最近在PromethIon上测试了新的R10.4化学物质，对他来说表现“非常好”，生成的测序数据的中位数错误率约为1.2%。
此外，Sedlazeck说，正如这项研究所证明的，新化学的共识阅读准确性的提高“将对基因组组装有很大帮助”。
“在我看来，原始读取精度是一回事，但共识误差才是真正重要的，”他说，并补充说，系统误差减少带来的共识读取精度的提高，将使研究人员能够识别真正的变体。
虽然丹麦研究人员将“接近完成的基因组”定义为不需要短读或参考修饰的基因组，但Sedlazeck说，这个术语仍然“不是很定量”，需要进一步充实。他补充说:“我喜欢他们考虑这个(术语)……缺点是，他们没有假设任何指标。”
Sedlazeck说，他认为在评估基因组组装质量时制定标准并包括量化方面对该领域很重要。他说，一个可能的解决方案是用一组核心的基本基因作为基准来衡量组装基因组的质量。
Albertsen呼应了Sedlazeck的观点，他说在他们的研究中“真的很难”确定“接近完成的基因组”的含义，因为有很多可能的方法来定义这个术语。他补充说:“对于所谓的“接近完成”，没有很好的界限。”“这真的是个案特异性的，它取决于在特定的细菌基因组中有多少均聚物。”
尽管纳米孔测序的前景看好，Albertsen说他不认为它会很快取代PacBio HiFi测序。“如果我有世界上所有的钱和所有的时间，我会做PacBio(测序)，”他说。“PacBio HiFi读取的好处是，单个读取的原始读取质量非常好，实际上你可以用原始读取做很多事情。”不过，他说，对于小型实验室来说，纳米孔测序“要容易得多，也便宜得多。”
下一步，Albertsen说，他希望利用纳米孔测序来组装尽可能多的细菌物种的基因组，进一步完成生命树。
他说:“我们现在正在努力开发方法并获得资金，以确保我们能制造出生命之树。”“我认为现在技术已经开始真正实现，vwin德赢ac米兰合作并且开始变得现实。”