ננופול סירקינג התפתחה כגישה טרנספורמטיבית ב-genomics, המאפשרת למדענים לפענח את המולקולות DNA ו-RNA בזמן אמת עם יכולת ריצוף חסרת תקדים.בניגוד לשיטות ריכוז מסורתיות הדורשות הכנה של דגימות נרחבות ועיבוד אצווה, טכנולוגיית ננופו מייצרת קריאה דומה ומספקת תוצאות בתוך דקות של החלת שדה אמיתי.

כיצד עובד ננופונק

ננופול ריצוף מבוסס על עיקרון פשוט אך אלגנטי: מולקולה אחת של DNA או RNA מועברת במקביל דרך נקבובה בקנה מידה ננומטר מוטבעת במזכר סינתטי. כמו המולקולה הטרנסקלוקטים דרך הפוד, זה משבש זרם ionic זורם לאורך ה-SCRS ספציפי (ההיקף והמשך של שינויים נוכחיים אלה הם ספציפיים לכל nucleotide - או קבוצה של סמרטוטים) של רצף חשמלי אחד, אשר נקבעים, אשר נמצאים על ידי שימוש קבוע, אשר הוא קבוע, אשר הוא קבוע, על ידי מערכת חשמלית אחת, אשר מונחה, כולל של רצף יחיד, אשר נקבע על ידי מערכת חשמלית, כולל של רצף יחיד, כלומר, כלומר, כלומר, על ידי שימוש ב-אומטית, 000, 000, עבור כל אחד, 000, 000, 000, 000, עבור כל אחד, 000, 000, 000, 000, 000, אשר מופעל על ידי טיפול ידני, עבור כל אחד, עבור כל אחד, 000, 000, עבור כל אחד, 000, 000, עבור טיפול ידני, עבור כל אחד, 000, 000, 000, 000, 000, כדי למנוע את גודל ואורך של שינויים אלה, 000, 000, 000, 000 זמן של חומר זה,

מפתח לזמינות הטכנולוגיה הוא תא זרימה - ניתן לספוג את הננופוצים ומיקרו-השפעה. מכשירים כמו המילוני (קטן מספיק כדי להתאים בכיס) ואת הרשת הגבוהה יותר של חישובים נועדו לפריסת שדה, בעוד שסדרת המרה PromethION מציעה אפילו יכולת גדולה יותר עבור פרויקטים בקנה מידה גדול יותר.

יתרונות מרכזיים עבור מעקב Genomic

ננופול ריצוף מציע כמה יתרונות נפרדים שהופכים אותו לתאים במיוחד למעקב גנטי בזמן אמת:

  • (FLT:0) סטרימינג נתונים בזמן אמת: FLT:1 , נתונים ניתחו ברגע שמולקולה עוברת דרך פצע, ומאפשר לחוקרים לראות תוצאות ראשוניות בתוך דקות של תחילת ריצה.זה מאפשר קבלת החלטות מהירה במהלך התפרצויות, כגון זיהוי המין של פתוג או מוטציות מפתח לפני הגנום המלא נאסף.
  • (FLT:0) אורך קריאה ארוך: 1FLT:1 ננופורה משמיד באופן שגרתי מייצרת עשרות עד מאות קילו בסיסים באורך.קרא ארוך הם קריטיים לפתרון אזורים חוזרים בגנום ויראלי ו חיידקי, גילוי גרסאות מבניות גדולות, ושילוב גנום מלא ללא פערים בקוצר רוח.
  • (FLT:0)Portability וצריכת חשמל נמוכה:FLT:1 ⁇ מתחבר למחשב נייד באמצעות USB, פועל על כוח סוללה, ומשקלו רק 100 גרם.זה הופך אותו לזמין במרפאות מרוחקות, שדות תעופה, מעבדות ניידות, או אפילו בתחנת החלל הבינלאומית, ומאפשר מעקב במקומות שבהם תשתיות ריצוף מסורתיות אינן זמינות.
  • (FLT:0) יעילות: FLT:1 ההשקעה הראשונית הון עבור מינונות היא חלק קטן של זה נדרש עבור מערכות איילוסין בעלות גבוהה של ציוד גבוה.consumables - תאי זרימה וערכת ריצוף - הם זולים יחסית, ואת חוסר צורך בהכנות ספריות יקרות להפחית עלויות תפעוליות הכוללות עבור מעבדות קטנות וקבוצות תגובה.
  • (FLT:0)Direct RNA Sequencing: N6-methyladenosine, היכולת לרצף RNA ישירות (ללא שכפול לאחור וגברה) משמר שינויים בבסיס כגון N6-methyladenosine, אשר יכול להיות חשוב להבנת שכפול ויראלי ואינטראקציות מארח-אופטגן. תכונה זו משמשת יותר ויותר במעקב של וירוסים RNA כמו SARS-CoV-2 ושפעת.

השוואה עם טכנולוגיות אחרות

כדי להבין את הנישה הנכבשה על ידי ננופאר ריצוף, זה עוזר להשוות אותו עם פלטפורמות לטווח קצר דומיננטי (למשל, אלגוריתמים לטווח קצר), ו-99.9% מטווח המסחר הנייד (למשל, גנום ארוך) ו-99.9% נוספים, הם בעלי דיוק גבוה יותר (99.9% בלבד ברמת המסחר) והשקעה גבוהה בבסיס נמוך, אך הם מייצרים רק 150 בסיס היסטורי- 300, כלומר, כלומר, דורשות גבוהות יותר של אבטחה גבוהה יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, רמת דיוק גבוה יותר של אבטחה גבוהה יותר, כלומר, כלומר, כלומר, רמת דיוק גבוהה יותר של אבטחה גבוהה יותר של רמות ה-pvd (D) עם דיוק גבוהה יותר, כלומר, אם כימותק גבוה יותר, אם כיבית גבוהה יותר, עם דיוק גבוה יותר של אבטחה גבוהה יותר, אם כימותק גבוה יותר, כלומר, כלומר, כלומר, עם רמות ה-pvdowd) עם רמות ה-pvd) עם רמות גבוהות יותר של אבטחה גבוהה יותר גבוהה יותר, עם רמות אבטחה גבוהה יותר, עם רמות אבטחה גבוהה יותר של אבטחה גבוהה יותר גבוהה יותר גבוהה יותר של אבטחה גבוהה יותר, כולל רמות גבוהות יותר גבוהה יותר גבוהה יותר גבוהה יותר

תוצאות חיפוש > Real-Time Outbreak Response

נגיף האבולה (2014–2016 מערב אפריקה Outbreak)

אחת הפריסות הגדולות ביותר של ננופאר סילוקינג עבור מעקב התפרצויות התרחש במהלך מגפת האבולה במערב אפריקה.חוקרים השתמשו במינון כדי לרצף גנום של נגיף האבולה מדגימות המטופל בגינאה וסיירה לאון.הסיבוב המהיר - מאוסף הדגימה ועד לניתוח בגנום בתוך 24 שעות - אפשרו לדמיולוגיים לעקוב אחר רשתות שידורים ולזהות את הנגיף התפתח בדרכים שעלולות להשפיע על מחלות טבע, כולל טיפולים: 0Fvable (D2F)

וירוס זיקה (2015–2016 Epidemic)

במהלך מגיפת זיקה באמריקה, ננופאר סילוקינג שימש לייצור במהירות רצפים שלמים של גנומים מכוושים וחולים אנושיים.היכולת לרצף ישירות מדגימות נמוכות ללא הדגימה נרחבת סייעה לחוקרים לעקוב אחר התפשטות הנגיף על פני יבשות ומוניטור למוטציות שעשויות להיות קשורות עם תנופה מוגברת או חלוף.

COVID-19 Pandemic

מגפת SARS-CoV-2 האיצה את אימוץ של ננופאר ריצוף נתונים עבור מעקב גנטי (רשת ה- ARTG) (שיתוף פעולה בראשות מכון סןגר ושותפים) פיתחה פרוטוקול מבוסס על בסיס מוגבר לקביעת אסטרטגיות הסרקפיות (30 kb SARS-CoV-2 בגנום הטבע ופלטפורמות הדאגה של ארצות הברית) שהפכו לאחד מהשיטות ה-Spotpoed ביותר, אשר גורמות במהירות ל-Sams-Freams-V-Fed Health.

אתגרים והגבלות נוכחיות

למרות היכולות המרשימות שלו, ננופו מנקה אינה ללא מגבלות שיש להכיר בהן על מעקב אחראי:

  • (FLT:0) שיעור השגיאה של קריאה לקריאה: FIRLT:1 גם עם שיפורים אחרונים, דיוק קריאה גולמי נמוך יותר מאשר זה של פלטפורמות קצרות לקריאה.זה בעייתי במיוחד עבור גילוי גרסאות נמוכות של קידוד נמוך, כגון שלבים מוקדמים של התנגדות לסמים או קוואסיפיקים באוכלוסיות ויראליות. Consensus גישות (בפיתוח רצף אחד של קוראות רבות) להפחית את זה, אבל תת-consensensensensen דורש שיחות זה, עם נוסחאות מיוחדות (NL).
  • (FLT:0) ,Basecalling latency:FearLT:1 בעוד זרימת נתונים בזמן אמת, המרה של אותות חשמליים לבסיסים (ההגדרה) דורשת משאבים חישוביים. בזמן אמת, בהתבסס על ה-GPU של המכשיר השתפר, אך מודלים בעלי דיוק גבוה (למשל, "מצב מדויק") עדיין יכולים להציג עיכובים של שעות, בהתאם לעומס באמצעות חישוב.
  • (FLT:0) איכות והטיה: FLT:1hil ננופוזה מוצלחת דורש DNA במשקל גבוה או RNA שלם. Degraded דגימות, נפוץ בהגדרות שדה, יכול להוביל לקריאה קצרה יותר ולהפחית את התשואה נתונים.בנוסף, עלייה של צעדים המשמשים בכמה פרוטוקולים (למשל, ARTIC Amplicons) יכול להציג PCR ולהפחית את הטיות לאחור של גילוי רצף של גלקסיות אחוריות בלתי צפויות.
  • (FLT:0) לכל גנום למחקרים גדולים: ההרחבה הראשונה:Esph:1 (בעוד ההשקעה הראשונית היא נמוכה, העלות של per-genome יכולה להיות גבוהה יותר מאייולינה עבור פרויקטים גדולים מאוד (אלפי גנום) בשל עלות תאי זרימה והנמוך יותר דרך לוח מוגבל.עבור תוכניות מעקב הדורשות תפנית מהירה על מספר מתון של דגימות שליטה (10-100 בשבוע), ננומטר עדיין מקצר של עשרות גלקסיות תחרותיות, אך עדיין ממושכות של עשרות ריצוף של אוכלוסיות קצרות של , אך עדיין מרשימות של אינספור של אינספור של גלקסיות.
  • (ה) [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

חידושים וכיוונים עתידיים

הנוף של ננופואר ממשיך להתפתח במהירות.כמה תחומי מפתח של הבטחת פיתוח כדי לשפר עוד יותר את תפקידו במעקב גנטי:

שיפור המוכנות והתיקון של השגיאה

ננופוחיות חלבון חדש (למשל, R10.4 ו-R10.5) הונדסו כדי לפתור בסיסים בצורה מדויקת יותר, במיוחד באזורים הומופוליים (למשל, AAAA) שגרמה היסטורית לתעריפים גבוהים של טעויות. בשילוב עם מערכי למידה עמוקים (למשל, בונטו, דורדו), לקרוא דיוק גולמי עכשיו עולה על 98% עבור Q20+ קונצנזוס.

גילוי דרך ו- Pathogenlumcs

מעבר למעקב ממוקד של פתוגנים ידועים, nanopore Sequencing הוא מיושם על metagenomics untargeted - המסתיר את כל חומצות הניונקיות בדגימה קלינית או סביבתית.סטרימינג בזמן אמת מאפשר סיווג "חיים" של קריאה נגד מסדי נתונים של זיהוי (למשל, באמצעות EPI2ME, פלטפורמת ניתוח מבוססת ענן).

גילוי ישיר של Methylation ו- Epigenetic Modifications

ננופול סיקורינג מזהה לא רק בסיסים אלא גם שינויים בבסיס כי נוקלוטידים משנים את האות הנוכחית ionic בדרכים אופייניות.זה מאפשר זיהוי ישיר של מתילציה DNA (למשל, 5-methylcytosine, 6-methyladenine) ו-RNA ללא טיפול כימי נוסף.

Integrated Portable Labs

יוזמות מסוימות מתפתחות מאובזרות, סולריות המופעלות על ידי השמש המשלבות מינוס עם מחשב נייד, צנטריפוגה קטנה, ומדחום PCR נייד (או מכשיר amplification אחר-כך) אלה "מעבד-ב-a-backpack" ההתקנה נבדקים באזורים מרוחקים של אפריקה, דרום אמריקה, ודרום-מזרח אסיה למעקב בזמן אמתי של מחלות כגון ריאה, ו-a-a-callres, הן פחות משש שעות עבודה, כולל בסיס צהוב.

שיקולים מעשיים ליישום nanopore Surveillance

עבור סוכנויות בריאות ציבוריות ומעבדות בהתחשב אימוץ nanopore ריצוף עבור מעקב גנומי, כמה גורמים אסטרטגיים שווים במשקל:

  • דרישות:0. ↑ דרישות: 1 ,5 ; ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) תשתיות ביונופורמטיקה: FIRLT:1 בעוד היצרן מספק תוכנה ידידותית למשתמש (MinKNOW, EPI2ME), ניתוח מתקדם יותר (הרכבה של דה נובו, קריאה, ניתוח פילוגנטי) דורש היכרות עם כלי פיקוד או פלטפורמות מבוססות ענן.
  • (FLT:0) בקרת איכות: 1.FLT:1 הקמת בקרה פנימית (למשל, תקנים של ספייק-אין, בקרה שלילית) הוא קריטי לפקח על הדבקה ולהעריך ביצועים מרוקן.
  • (FLT:0) שיתוף נתונים והתערבות: FIRLT:1 ; מעקב גנטי בזמן אמת הוא רב עוצמה כאשר רצף משותף במהירות באמצעות מאגרי מידע ציבוריים (GISAID, GenBank, ENA). nanopore-specific metadata (למשל, גרסת pore, Basecaller) יש לדווח כדי להקל על שכפול.

מסקנה

ננופול סירקינג שינה באופן יסודי את הנוהג של מעקב גנומי על ידי מתן שיטה בזמן אמת, ניידת, ומדוייקת יותר עבור גנום פתוגן מרתיעה.הפריסה המוצלחת שלה במהלך Ebola, Zika, ו COVID-19 התפרצויות מציגות את הערך שלה לחיזוק מהיר יותר של זיהוי ובקרה של איומים זיהומיים, בעוד שכמו שיעורי שגיאה, סטנדרטיים, מחלות, ועלות לפרויקטים גדולים מאוד, נשארים תגובות ריצוף מתמשך, אלגוריתמים, הם אלגוריתמים מתקדמים יותר, כמו אלגוריתמים, כמו אלגוריתמים מתקדמים יותר, כמו אלגוריתמים מתקדמים, כמו אלגוריתמים, אלגוריתמים, אלגוריתמים מתקדמים יותר, כמו אלגוריתמים מתקדמים יותר, אלגוריתמים מתקדמים יותר, אלגוריתמים מתקדמים, אלגוריתמים מתקדמים, כמו אלגוריתמים מתקדמים, כמו אלגוריתמים מתקדמים, כמו אלגוריתמים, אלגוריתמים מתקדמים יותר, כמו אלגוריתמים, כמו אלגוריתמים, אלגוריתמים מתקדמים יותר, כמו אלגוריתמים מתקדמים יותר ויותר.