Зачем хранить сырые данные нанопорового секвенирования

Конференцию открыли представители организаторов — Мария Логачева (доцент Сколковского института науки и технологий) и Виталий Огинский (заместитель генерального директора компании SkyGen). Они рассказали о значительном прогрессе секвенирования и стремительном развитии технологии Oxford Nanopore. По словам Виталия Огинского, Сколтех и SkyGen выполняют сходные миссии и одинаково ориентированы на новое поколение идей. Это открывает перспективы для совместной работы по обеспечению широкой доступности технологии ONT.

Об истории нанопорового секвенирования и его актуальных применениях продолжала Наталья Демиденко (специалист по продукции Oxford Nanopore Technologies, SkyGen). Интерес к технологии значительно возрос в пандемию COVID-19, так как нанопоровое секвенирование оказалось эффективным методом для анализа геномов SARS-CoV-2. В настоящее время технология ONT применяется не только для сборки геномов различных организмов, но и для метагеномных исследований, а также в клинической диагностике.

Практически все приложения были в деталях освещены на конференции. Доклад Нурислама Шайхутдинова (НЦ «Регуляторная геномика», Казанский федеральный университет) был посвящен сборке геномов экстремофильных комаров-звонцов, Елизавета Григорьева (Санкт-Петербургский государственный университет) поделилась опытом de novo сборки генома биотехнологически значимого растения гуара, Александр Предеус (Институт биоинформатики) осветил особенности сборки геномов бактерий, дрожжей и беспозвоночного Cristatella mucedo. Оба спикера единодушно сошлись во мнениях, что нанопоровое секвенирование можно использовать не только для сборки геномов de novo, но и для уточнения существующих референсных сборок.

Секвенирование второго поколения, опирающееся на короткие риды, не позволяет с достаточной точностью анализировать повторяющуюся ДНК и транспозонные вставки. Длинные риды — oдно из главных преимуществ нанопорового секвенирования — решают эту проблему. О своей работе в области изучения повторяющейся ДНК в геноме растений с помощью нанопоровой технологии рассказал Илья Киров (ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии), а Ильгар Мамедов (Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН) поделился исследованиями в области идентификации инсерций ретротранспозона L1 в геноме человека.

Важно отметить, что анализ данных нанопорового секвенирования невозможен без биоинформатических алгоритмов. Многие спикеры говорили о том, что для получения достоверных результатов им пришлось оптимизировать существующие алгоритмы или разработать свои. Доклады Леонида Урошлева (Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН), Дмитрия Конанова (ФНКЦ ФХМ ФМБА) и Алексея Комиссарова (Национальный исследовательский университет ИТМО) были полностью посвящены биоиформатике. Урошлев рассказал о подходах к классификации ридов при метагеномном анализе, Конанов — о распознавании эпигенетических модификаций в данных нанопорового секвенирования. Программное обеспечение для анализа данных, полученных с помощью нанопоровой технологии, постоянно совершенствуется, поэтому так важно сохранять сырой сигнал. Повторная обработка сигнала с помощью более совершенного софта поможет улучшить качество финальной сборки.

Нанопоровое секвенирование применяется и для сборки транскриптомов. Алексей Пенин (Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН) рассказал об анализе альтернативного сплайсинга с помощью технологии ONT. Еще один вариант использование нанопоры — диагностика генетических заболеваний. Рамиль Салахов (НИИ медицинской генетики, Томский научно-исследовательский медицинский центр) поделился опытом применения нанопорового секвенирования в генодиагностике гипертрофической кардиомиопатии.

Успех нанопорового секвенирования во многом зависит от пробоподготовки. Анастасия Криницына (МГУ им. М.В. Ломоносова) рассказала об оптимизации пробоподготовки при секвенировании пластомов злаков.

На конференции были освещены не только сильные стороны метода, но и технические особенности, которые могут стать причиной ошибок. Михаил Щелкунов (Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН) призвал с осторожностью относиться к очень длинным ридам, полученным с помощью нанопоры.

Конференция завершилась выступлением Эндрю Гудола (специалист технической поддержки Oxford Nanopore Technologies). Он осветил главную идею компании ONT: улучшение работы платформы за счет сохранения прежних инструментов и выпуска новых расходников и софта к ним. Гудол дал краткий обзор последних разработок. Так, осенью 2021 года стала доступна химия Q20+. В планах компании — химия Q30 для дуплексного секвенирования, то есть для чтения обеих цепей ДНК. В конце 2021 года компания представила софт Remora, предназначенный для распознавания метилированных нуклеотидов. Скоро появится новая проточная ячейка Marathon для секвенатора PromethION, рассчитанная на длительную работу, что позволяет увеличить выход данных. Также, готовится к выходу на рынок прибор PromethION P2 с двумя проточными ячейками, а в программном обеспечении MinKNOW появится опция секвенирования коротких фрагментов (меньше 200 п. о.).

В самое ближайшее время будут доступны все материалы конференции, а также видеозапись выступлений всех приглашенных спикеров.

Компания SkyGen — эксклюзивный дистрибьютор Oxford Nanopore Technologies в России. Компания также поставляет вспомогательные приборы и реагенты, облегчающие нанопоровое секвенирование, среди которых наборы NEB и Circulomics для подготовки библиотек и биоанализаторы Agilent. Кроме того, в портфолио SkyGen представлены решения NimaGen, Isoplexis и Stilla.