MiniSeq, MiSeq, NextSeq, HiSeq, HiSeq X, Novaseq
La tecnologia Next Generation Sequencing di Illumina è basata su un sistema originariamente ideato e messo a punto da Solexia, azienda acquisita da Illumina nel 2007. Le piattaforme Illumina sono basate sulla tecnologia SBS chemistry (reversible-terminator sequencing by synthesis). Il primo sequenziatore prodotto da Solexia si chiamava Genome Analyzer, poi sostituito dal Genome Analyzer IIx. Oggi il Genome Analyzer è completamente fuori produzione. I sistemi Illumina si sono poi arricchiti nel tempo dei seguenti modelli: MiniSeq, MiSeq, NextSeq, HiSeq, HiSeq X e Novaseq.
MiniSeq
Il sistema MiniSeq è il più piccolo della serie. Il sistema MiniSeq è studiato, come tutti gli altri, sia per l’analisi di DNA che di RNA. È particolarmente adatto allo studio di geni singoli o di pannelli di geni, sia nell’analisi delle mutazioni germinali che nella profilazione genetica dei tumori solidi ed ematici. Il sistema MiniSeq arriva a una resa di 8 Gb, per un numero massimo di read pari a 25 milioni. La lunghezza massima della read è 2 x 150 bp.
MiSeq
Prima del MiniSeq (vedi sopra), il MiSeq era il sequenziatore Illumina più piccolo. Il sistema MiSeq è l’ideale per il sequenziamento di singolo gene o piccoli pannelli di geni, per gli studi di metagenomica, per il sequenziamento di piccoli genomi, per lo studio di espressione di geni selezionati, per l’amplicon sequencing e per la tipizzazione HLA. MiSeq può funzionare a partire da un minima quantità di DNA (10 ng). La resa di MiSeq è di 15 Gb e 25 milioni di reads. La lunghezza massima delle read arriva a 2 x 300 bp.
Fanno parte della linea MiSeq anche un paio di piattaforme specificatamente studiate per la diagnostica di routine. Si tratta di MiSeqDx, approvata FDA e certificata per la fibrosi cistica ed evenutali altri kit, e MiSeq FGx (Forensic Genomics System), studiata appositamente per la genomica forense.
NextSeq
NextSeq, definito come il primo sequenziatore ad alta resa da banco, è un sequenziatore di portata intermedia particolarmente flessibile, utile per il sequenzimento di esomi, trascrittomi e/o pannelli di geni, anche in una singola corsa. La piattaforma è ideale anche per laboratori che non dispongano di equipaggiamenti speciali. La resa dello strumento è settabile tramite la pressione di un semplice bottone che consente di passare da progetti che necessitano di una resa medio-elevata all’analisi di un numero di campion ridotto. NextSeq è stato studiato per essere user-friendly tramite sistema di operatività load-and-go (carica e vai): l’utente può semplicemente caricare le flow cell e le cartucce dei reagenti e far partire la macchina premendo un pulsante. Il sistema NextSeq è disponibile in due versioni: NextSeq 500, che consente il sequenziamento ad alta resa next generation sequencing, e NextSeq 550, che, oltre al sequenziamento, consente anche l’analisi di microarray (microarray scanning).
HiSeq
Dismessa la versione HiSeq 2000, le versioni attualmente disponibili di questa potente piattaforma sono HiSeq 2500, HiSeq 3000 e HiSeq 4000.
HiSeq 2500
Definito un sequenziatore ultra-high-throughput (resa ultra-alta), HiSeq 2500 è in grado di supportare studi DNA e RNA di tutte le dimensioni ed è in dotazione presso molti dei maggiori centri di studi del genoma in tutto il mondo. La piattaforma può funzionare in due modalità diverse (rapid run and high output run mode) e può processare fino a due flow cells in parallelo. La resa arriva fino a 1 Tb di dati e con i nuovi reagenti è possibile produrre reads fino a 2 x 250 bp. In rapid run mode è possibile sequenziare 20 esomi interi a 100x in 27 ore.
HiSeq 3000 e HiSeq 4000
Basati sul potenziamento ulteriore della tecnologia HiSeq 2500 e sullo sfruttamento della tecnologia flow cell in dotazione al superiore HiSeq X, HiSeq 3000 e HiSeq 4000 sono studiati per offrire il massimo della resa insieme al minor costo per campione possibile. Possono processare diversi tipi di campione in parallelo e sono stati pensati per i centri di genomica che sequenziano su larga scala. Il sistema HiSeq 4000 può sequenziare fino a 12 genomi, 100 trascrittomi o 96 esomi in meno di 3 giorni e mezzo. La capacità di HiSeq 4000, che può processare una o due flow cell in parallelo, è di 1,5 Tb e 5 miliardi di read a corsa. La capacità di HiSeq 3000, che può invece processare una sola flow cell per volta, è di 750 Gb e 2,5 miliardi di read.
HiSeq X
La piattaforma HiSeq X, originariamente disponibile soltanto nella versione X Ten (dieci macchine HiSeq X insieme) e ora anche nella versione X Five (5 macchine), è il sistema a resa di sequenziamento in assoluto più elevata. Il sistema è stato studiato appositamente per gli studi di popolazione su vasta scala.
Il sistema HiSeq X Ten è costituito da 10 sequenziatori HiSeq X collegati fra loro in grado di produrre 18.000 genomi all’anno con un costo dichiarato di meno di 1000 $ a genoma, inclusi tutti i costi dei reagenti, del personale e del deprezzamento dello strumento. Il sistema può sequenziare genomi a coverage 30x o superiore ed è stato pensato anche per studi su DNA non umano.
Il costo per genoma raggiunto da questa piattaforma, il cui impiego ha naturalmente senso solo per progetti di sequenziamento su vasta scala, è notevole, se si pensa che, secondo quanto riportato da Liu L. 2012 (PIMD 22829749), il prezzo di un genoma intero a coverage 30x su un sistema HiSeq 2000 (oggi non più in produzione) si aggirava sui 6.000 $ (con un costo dello strumento attorno ai 690.000 $).
Il sistema HiSeq X Five è basato sul collegamento di 5 macchine HiSeq X per una resa totale pari al 50% dei sistema X ten, con una capacità che diventa quindi di 9.000 genomi all’anno. Il vantaggio del sistema HiSeq X five è quello di avvicinare i costi del sequenziamento del genoma a quelli del sequenziamento dell’esoma. Ciò può dare notevoli vantaggi perché il sequenziamento del genoma garantisce una maggiore uniformità di coverage e una sensibilità più alta rispetto al sequenziamento dell’esoma a parità di profondità di lettura (coverage depth). Cioè: per ottenere la stessa uniformità di coverage e di sensibilità di un genoma a 30x serve, per dire, un esoma a 100x. Il sequenziamento del genoma consente inoltre un’analisi più immediata delle varianti strutturali (grandi delezioni e grandi inserzioni) rispetto al sequenziamento dell’esoma (per il quale è necessario avere un database di campioni già sequenziati e normalizzati per arricchimento e coverage). Il sistema X Five può essere potenziato a sistema X Ten.
Novaseq 6000
Il sistema NovaSeq è attualmente la piattaforma più potente di Illumina, cioè quella che garantisce il miglior rapporto nel costo di produzione per Gigabasi di dati. Il sistema NovaSeq 6000 offre output fino 6 Tb e 20 miliardi di reads in meno di due giorni.
A confronto
Se confrontata con SOLiD di Applied Boiosystem e con Roche 454 (ora non più in produzione), le piattaforme Illumina risultano la più potenti in termini di resa (output) e in termini di costo dei reagenti. Roche 454 era quella che permetteva di analizzare le reads di grandezza maggiore (fino a 700 bp), mentre SOLiD presenta l’accuratezza più elevata.
Breda Genetics srl
Tramite il suo network di laboratori certificati, Breda Genetics fa eseguire la maggioranza delle sue analisi di next generation sequencing su piattaforme Illumina. Attraverso la sua rete, Breda Genetics può offrire analisi basate sull’utilizzo dei sistemi NextSeq, HiSeq e HiSeq X e, soprattutto, NovaSeq. Vedi le nostre offerte Sequencing Only per Genetisti e altri professionisti del settore.
Fonte: www.illumina.com. La presente review è stata fatta in modo indipendente da Breda Genetics, non si garantisce pertanto la correttezza delle informazioni riportate. Per informazioni ufficiali si prega di consultare la fonte citata.
