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一分子リアルタイムDNAシークエンサー PacBio®RS ll/Sequel® システム

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PacBio® RS II/Sequel® システム

PacBio® RS II/Sequel® システム

PacBio RS II/Sequel システムは一分子レベルでリアルタイムに塩基を読み取ることができるシークエンサーです(SMRT®DNAシークエンシング技術)。ほかのどの技術よりもはるかに長いリードが出力されます。ラン条件によっては得られるリードの半分以上が30 kbにも達します。GCバイアスの無いキロベース単位の超ロングリードが均一のカバレッジで出力されることにより、バクテリアだけでなく、それ以上のゲノムサイズの生物のde novoアセンブリに大きく貢献します。
ショートリードのシークエンサーでは検出困難な、大きな構造変異解析にも威力を発揮します。国際的なゲノムプロジェクトにも正式採用されている信頼性の高い方法で、シークエンスをしてみませんか?

(2018年3月現在)

Sequel システム
日本販売開始時期 2016年
93 cm
重量 350 kg
最大ポリメラーゼ
リード長
>90kb
精度 1本リードあたり86%
原理 SMRT®DNAシークエンシング技術(一分子リアルタイムシークエンス)
1セルあたりの
シークエンス時間
0.5~20時間
1ランの最大セル数 12セル(4セルx3トレイ)
1セルあたりの
反応ウェル数
100万ウェル
  • *ラン条件はアプリケーションにより異なります。
  • *PacBio® RSII本体は販売を終了しております。

適用ゲノム範囲

  • 医学研究

    ヒトの全ゲノムにわたる染色体レベルのフェージングに取り組むことで、いまだに明らかとなっていない多くのメンデル遺伝病や、複雑な疾患の遺伝性についての理解を深めることができます。

  • 動植物

    数ギガ塩基のゲノムサイズ、倍数性、難しいリピート領域など、動植物は複雑なゲノム構造を有しています。ゲノムを紐解くことで、干ばつや疾病といった農業および環境における課題を明らかにすることが期待されています。

  • 微生物および感染症

    世界の死亡率の23%以上は感染症に起因しており、抗生物質に対する薬剤耐性菌の出現がグローバルヘルスにおける脅威となっています。これらを理解し、早期解決を図るためには、病原体の包括的な特徴づけが必要です。

PacBio® RS II/Sequel® システムの受託解析に関するご相談

主な特長

SMRT®DNAシークエンシング技術の特長

1分子リアルタイム(SMRT®)テクノロジー

1分子リアルタイム(SMRT®)テクノロジーは、シークエンス分野における課題を克服する2つの鍵となる革新的技術を基盤にしています。Zero Mode Waveguide(ZMW)は、DNAポリメラーゼとテンプレートの複合体を固定したウェルの底面にのみ光を当てます。さらにリン酸結合した核酸を用い、DNAポリメラーゼが自然なDNA鎖の合成を行うところを観察します。SMRTセルは最大100万のZMWを搭載しており、リアルタイムに各ZMWを同時モニターします。

  • Zero-Mode Waveguide

  • Phospho-linked Nucleotide

  • SMRTセルあたり100万個のZMW

これまでの常識を覆す超ロングリード

Sequelシステムでは80kb以上の最大リード長、半数以上のリードは25kb以上に達します。この数千塩基レベルのリード長により、SMRTテクノロジーではSNVsと大規模なゲノムの構造変化の両方を調べることが可能です。転写産物の全長を読めば、アイソフォームを同定するためにアセンブルをする必要はありません。ゲノムアセンブリにおいては、超ロングリードによりコンティグ数を大幅に減らすことができます。

典型的なSequel システムのパフォーマンス

SMRTbell Express Template Kitにより得た大腸菌のライブラリを、35kbでサイズ選択しました。Sequel システム(10時間ムービー、2.1ケミストリー)で解析した結果を示します。Sequel システムの各SMRTセルでは~400,000のリードを産出しました。

※サンプルの種類によってデータ出力量は上下します。

Sequelシステムによるゲノムアセンブリの例

  シロイヌナズナ イネ (MH63) トウモロコシ
カバレッジ 40-fold 60-fold 70-fold
Contig N50 6.1 Mb 3.1 Mb 2.8 Mb
Contig 数 584 362 1,654
アセンブリサイズ 125 Mb 392 Mb 2.1 Gb

99.999%以上の正確なコンセンサス配列

得られたロングリードは99.999%のコンセンサス精度を達成し、de novoアセンブリやターゲットリシークエンスに絶大な威力を発揮します。テンプレート調製にPCR増幅が必須である第二世代シークエンサーと異なり、増幅時のエラー(GCバイアス)の影響を受けません。SMRT®DNAシークエンシング技術ではシークエンシングエラーがランダムに起こるため、コンセンサス配列作成時にエラーを取り除くことが可能です。結果として99.999%以上の精度のコンセンサス配列を決定することができます。

カバレッジあたりの精度

コンセンサス精度はカバレッジとケミストリーに相関します。上記のデータはSequel システム2.1ケミストリーと5.1 Sequelソフトウェアによる微生物ゲノムの解析結果です。

高速なベースコール、短時間でデータ入手

毎秒数塩基ずつのポリメラーゼ反応と同時にベースコールが進行します。1セルあたりのシークエンシング反応時間はSequelシステムの場合、最大で20時間です。データ解析には優れた二次解析ソフトウェアが用意されています。

カスタマイズ可能な実験系

お客様のサンプルにあわせて実験系をカスタマイズできます。幅広い用途に柔軟に対応できるように、複数のプロトコルをご用意しています。Sequelシステムの場合、SMRTbell Express Template Prep Kit(2017年12月リリース)をお使いいただけば、3μgからのライブラリ調製が可能です。

簡便性

シークエンスはリアルタイムでモニターされており、Sequelシステムの状態や結果、および実験内容はタッチスクリーンインターフェースに反映されます。使いやすいインターフェースで、データ解析や結果の閲覧ができます。

PacBio® RS II/Sequel® システムの受託解析に関するご相談

アプリケーション例

SMRT®DNAシークエンシングのアプリケーション例

多様なゲノム構造の解析

全ゲノムショットガン法によるゲノム配列決定を試みたとき、ショートリードシークエンサーではゲノム中に散在する反復配列等がアセンブリ結果から特徴的に抜け落ちてしまい、バクテリアサイズのゲノムであっても完成させることは困難でした。しかしロングリードが得られるSMRTシークエンスでは、複雑なゲノム構造の配列決定を数セルで行うことが可能です。最新のSequelケミストリーでは80kbを超えるポリメラーゼリードを得ることも難しくなく,数100~数1000に及ぶ短鎖繰り返し配列決定にも威力を発揮します。欠失・挿入・増幅・逆位・転座などの複雑なゲノム構造を明らかにしたり,ATリッチな配列を最少のバイアスで読み取ることも可能です。

SMRTシークエンスで解析可能な構造多型

SMRTシークエンスで解析可能な構造多型 低カバレッジのSMRTシークエンスデータにショートリードシーケンスのデータを相補的に組み合わせることは、ヒト遺伝的多型を包括的に捉えるための、コスト効率の良いアプローチ方法です。

ヒトゲノム構造多型に関するホワイトペーパー(日本語)のダウンロードはこちらから

『低カバレッジ、ロングリードの全ゲノムシークエンスで行う構造多型解析ベストプラクティス』をまとめた資料(日本語)のダウンロードはこちらから

東北メディカル・メガバンク機構様による日本人基準ゲノム JRG の構築プロジェクトでは、PacBio® RS II が採用されました。

全長cDNAシークエンシング

SMRTシークエンスから得られるロングリードは、スプライシングバリアントの異なる発現遺伝子を一気にシークエンスできるので、より細かい遺伝子の分類・識別に効果を発揮します。

PacBioは、cDNA全体を読むことができるほど、長いリードを出力する。
ロングリードで解析すると、そこに確かに存在している1本の分子を、そのままの形でとらえることができる。

ロングアンプリコンシークエンス

HLAのタイピングなどシス/トランスのSNPをきちんとフェージングしたい場合に、クローニングなしのサンガーシークエンスあるいはショートリードシークエンスでは、その情報が失われてしまいます。しかしSMRTシークエンスなら、 シス/トランスの情報を保持したまま一気に読みきることが可能です。

PacBio® RS II/Sequel® システムの受託解析に関するご相談

装置構成・ソフトウェア

ソフトウェアとデータ解析

Sequelシステム

本体(ベースコールサーバ含む)

ソフトウェア(SMRT Link)

Sequel システムには第三世代シークエンサーのデータを活かすための統合的なソフトウェア・ソリューションが備わっています。

  • ラン設定からデータ解析まで完全自動。手動での調整も可能。
  • 情報学研究者だけでなく、実験研究者や医療関係者にもユーザーフレンドリーなインターフェースのデザイン。
  • 汎用性の高い出力形式:FASTA、FASTQ、SAM/BAM、VCF など。
  • PacBio RSIIから得られたデータを解析することも可能。
SMRT Linkの解析機能をみてみよう!
  1. 1. Overview of SMRT Link
  2. 2. SMRT Analysis Overview and Resequencing
  3. 3. Circular Consensus Sequencing (CCS)
  4. 4. Iso-Seq Analysis (Isoform Sequencing) --- アセンブリなしの完全長cDNA解析
  5. 5. Hierarchical Genome Assembly Process (HGAP) ---二倍体のデノボアセンブリ
  6. 6. Base Modification Detection and Motif Analysis (Basemods) ---塩基修飾解析
  7. 7. Minor Variant Analysis
  8. 8. Structural Variant Calling
  9. 9. Long Amplicon Analysis (LAA) Application --- シス/トランス情報を維持したロングアンプリコン解析

PACBIO認証サービスプロバイダー

PACBIO認証サービスプロバイダー

PacBio®認証サービスプロバイダーは、SMRTシークエンスを用いたサービスを展開する受託サービス機関です。厳格な技術トレーニングとベストプラクティスを学んだパートナーが、高品質な結果を提供します。

PacBio® RSII
タカラバイオ株式会社

1GBまでの小型サイズのゲノム解析(微生物など)には、RSIIによる経済的な解析が有効です。6mAと4mC以外にも、多様な塩基修飾検出が可能です。
詳細はお問い合わせください。

Sequel® システム
かずさDNA研究所

大型で複雑なゲノムサイズの解析(植物など)では、Sequelシステムのスケールメリットを活かした解析がお薦めです。塩基修飾の検出は6mAと4mCにのみ、対応しています。
詳細はお問い合わせください。

Pacific Biosciences社が提供するDNAシークエンサーおよび試薬は研究目的のみに使用できます。
診断目的およびその手続き上での使用はできません。

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