MGI DNBSEQ sequencing technology : 1

저희 연구실에서는 거의 Illumina Miseq 을 많이 사용했었는데 이번에 기회가 되서 MGI DNBSEQ 기기를 사용하게 되었습니다. NGS 과정은 Illumina 의 것만 알고 있었던 터라 MGI 사의 DENSEQ 이 어떤 과정으로 이루어지는지 공부해보고자 포스팅합니다.

 

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DNBSEQ 은 MGI 의 핵심 기술인 DNA Nanoball (DNB) Technology 를 기반으로 NGS 기법 중 하나입니다.

특징으로는

 

1. Original template 으로부터 copies 를 증폭함으로써 일반 PCR 에서 발생될 수 있는 오류를 최소화하고 한 번 발생된 오류는 축적되지 않음.

 

2. 염기 서열 분석 시 형광 신호를 효과적으로 증가시켜 해독 정확도를 높이고 인접 Nanoball 간에 서로 간섭되지 않아 Flow cell 밀도를 높여 대량의 데이터를 높은 정확도로 산출.

 

3. 패턴 배렬은 Flow cell 의 표면적을 최대한 활용할 수 있도록 디자인되었고 이미징 시스템의 해상도를 최적화할 수 있도록 제작되었음.

 

4. 수백만 개의 DNB 를 최적화된 알고리즘을 통해 보다 정확하게 서열 분석이 가능

 

출처 : https://bms.kr/product/search_detail.php?idx=965 

비엠에스 | Total Solution for Bio-Medical Science

등이 있습니다.

 

보다 상세하게 알아보겠습니다.

 

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https://www.youtube.com/watch?v=CAZwdtORXMw

 

1. Library Preparation

먼저 라이브러리 프렙입니다.

일반적인 NGS 에서는 PCR product - ds linear DNA 형태를 라이브러리로 사용합니다. 그런데 여기서는 ss circular DNA 를 라이브러리로 사용합니다.

 

좌측의 사진처럼, 최초 dsDNA 형태를 Splint Oligo 를 삽입하면서 원형의 ssDNA 형태로 바꾸게 됩니다. 그러면 우측의 사진처럼, R1 primer, Barcode primer 를 포함한 ssDNA 가 완성되고 이것을 복제하여 라이브러리를 제작합니다.

 

2. DNB (DNA nanoball) generation

1, 2번으로 구분되어있지만 라이브러리 프렙과 연결되어있습니다.

 

먼저 DNA nanoball 이 정확히 무엇인지 알아보겠습니다.

 

위에서 말씀드린 것 처럼, ssCirDNA 형태에서 시작하는데 하나의 DNA 를 성냥에 비유하여 나중에 시퀀싱 과정에서 형광 신호가 약하지만 공처럼 많은 카피의 DNA 를 뭉치면 강한 형광 신호를 포착할 수 있게 됩니다.

 

 

DNA nanoball 을 만드는 과정은 아래와 같습니다.

최초 ssCirDNA 에서 시작해서,

1. 프라이머 붙이고

2. 원형의 형태로 DNA strand 합성

3. displacement (이 부분이 조금 헷갈리는데 아마 2번에서 template 에 붙어서 합성된 것을 위 사진처럼 따로 떼어낸다는 이야기 같습니다.)

4. 계속 진행

 

여기서 위 방법을 RCA (rolling cycle amplification) 이라고 하는데 다른 NGS 에서 기본 PCR 을 사용하는 것과 비교해서 어떤 차이가 있는지 알아보면,

 

1. RCA is based on our original template which means -> totally linear amplification with low amplification bias

2. (계속 original template 에서 복제하기 때문에) no error accumulation

 

라고 합니다.

 

추가로, 자사의 Library prep kit 를 사용하면

99.9% SNP Precision/Sensitivity, 99% Indel Precision/Sensitivity 의 성능을 보인다고 합니다.

 

이후의 단계는 다음 포스팅에서 이어가겠습니다.

 

 

 

# reference

 

1) https://www.youtube.com/watch?v=CAZwdtORXMw 

 

2) Li, Qiaoling, et al. "Reliable multiplex sequencing with rare index mis-assignment on DNB-based NGS platform." BMC genomics 20.1 (2019): 1-13.