09
2022．02
2021年 --- Nanopore 21件最重要的小事
原創文章 引用請註明出處
各位捧油~新年快樂!! 過完了一個農曆年讓人真正感覺 2021 年已經離我們遠去，祝福大家 2022 年都能邁向更好的自己(●’◡’●) 本篇譯自 Oxford Nanopore 官網 [1]，統整了 2021 年 Nanopore 本身技術或其使用者取得的關鍵進展，相信有些進展會讓你感到激勵人心、有些進展會讓你感到溫馨，一起花個幾分鐘看看過去的一年 Nanopore 21件最重要的小事吧!
1. 至今最完整的人類基因體出爐 先前的人類參考基因體由於技術限制有 8% 的區域是缺乏序列資訊的，為了解決這個問題，端粒到端粒 (T2T) 聯盟於 2021 年完成了第一個真正完整的人類基因體 30.55 億鹼基對 (bp) 序列，這是人類參考基因體自首次發布以來最大的改進。 新的 T2T-CHM13 參考基因體包括所有 22 個體染色體和染色體 X 的完整序列組裝，糾正了許多錯誤，並引入了近 2 億個鹼基對的新序列。Nanopore 的 ultra-long reads 對於能夠搭建支架並將其餘片段組裝在一起至關重要。此外，研究團隊還使用 Nanopore 來揭露整個基因體的表觀遺傳資訊。
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2. #anythinganyoneanywhere 2021 年，Reindert Nijland 將 Nanopore 的“任何事物、任何人、任何地點”的標語提升到了一個新的水平，他在騎著腳踏車從實驗室回家的路上同時使用 Mk1C 裝置對鯊魚 DNA 進行了定序！(點此查看twitter上的有趣影片)，除此之外，搜尋 #anythinganyoneanywhere 標籤，也有不少很有趣的使用者故事分享喔。
3. 全球致力於 COVID-19 監控 國際科學和公共衛生界持續應用 Nanopore 技術對不斷變化的 COVID-19 大流行做出驚人的一系列反應—識別新的變種; 在以前不可能的地方建立監測網絡，並通過快速擴大到每天 1,000 個樣品的挑戰。
4. Oxford Nanopore 支持 ORG. one 瀕危物種定序 生物多樣性的喪失是一個緊迫的問題，2021 年 5 月，ORG. one 啟動了一項對極度瀕危物種進行定序的計畫。Nanopore 免費提供試劑耗材供使用者對 IUCN 紅色名錄 中的物種進行定序，到目前為止，ORG. one 已經對 23 個物種進行了定序，並且將數據公開共享。讓我們期待在 2022 年看到這一進展。
5. 一日內完成總體基因體學檢測 Guys & St Thomas 和 Quadram 研究所的一個團隊使用 Nanopore 技術開發了一種檢測流程，該檢測流程成功地在幾小時而不是幾天內識別重症監護病房 (ICU) 患者的繼發感染。
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6. 新的 SARS-CoV-2 WGS 檢測方法—實現速度、靈活性和單次檢測量 Nikki Freed 和 Olin Silander 在 ARTIC network上開發了用於 SARS-CoV-2 全基因體定序的 Midnight 實驗流程，該流程能夠加快樣本周轉速度、擴展性和降低每個樣本的價格。
7. Oxford Nanopore 新的試劑套組和晶片，可實現 >99% 的原始序列準確率 在 “Q20+” 試劑後，Oxford Nanopore 於 2021 年 12 月宣布推出 Kit 12 和 R10.4 晶片，其可達到 >Q20 (>99%) 原始序列和約 Q30 (99.9%) 的雙股定序準確率。
8. 時間的重要性—快速交付數據 2021 年，我們看到臨床研究中出現了許多新的 Nanopore 快速檢測流程，尤其是在癌症領域。在 London Calling 上， Luna Dijrackor 展示了在短短 91 分鐘內完成對腦腫瘤研究樣本的甲基化圖譜繪製——顯示了未來在手術中同時檢測的潛力。 在 NCM，Nanopore 也分享了他們快速檢測中樞神經系統 (CNS) 癌症表觀遺傳學資訊的檢測流程— 包含Thidathip Wongsurawat、 Areeba Patel 和 Franz-Josef Müller & Helene Kretzmer 的演講。主題包括在手術時間範圍內實現腦腫瘤分類的潛力、快速鑑別新的癌症標誌物以及更廣泛使用且經濟的標靶應用。
9. 擴大應用於人類疾病研究 2021 年啟動了許多令人興奮的 Nanopore 相關大型項目—其中兩個例子一個來自 Genomics England，另一個來自 NIH 阿茲海默症和相關癡呆症中心 (CARD)。 Genomics England 的團隊將在一個項目中使用 PromethION 對數千個人類進行基因體定序，以評估 PromethION 在癌症基因體學方面提供快速、豐富資訊的潛力。在 CARD，研究人員已經開始從大約 4,000 名患有阿茲海默症、額顳葉癡呆症、路易氏體失智症和健康受試者的患者中收集長讀長定序數據。目標是以前所未有的規模更深入地了解基因體中具有挑戰性的區域，因其可能在驅動阿茲海默症和相關癡呆症的病理學中發揮作用。
10. 累積 Oxford Nanopore 定序鹼基量 2021 年已經累積了約 6,000 萬億個鹼基以 Nanopore 進行了定序！假設它們在一條單股中，長度將會是超過 2,000 公里長的 DNA 分子，以現在單個孔道每秒 420 個鹼基的定序速度估算，將需要大約 4,500 年的時間才能定序完成。
11. 完成組裝已知最大的脊椎動物基因體和最大樹木的基因體 Paolo Franchini 和其團隊在 2021 年 1 月組裝了肺魚所有 43Gb 的基因體—其相當於 14 個人類基因體！肺魚是已知最大的脊椎動物基因體，對於克服一些最具挑戰性的區域 Nanopore 的 ultra-long 讀長具有重大貢獻。 Steven Salzberg 和其團隊在 2021 年底組裝了世界上最大的樹—海岸紅杉的基因體。在對其 26.5 Gb 基因體（約為人類基因體 9 倍）分析後發現了 100 多個海岸紅杉的特有基因，以及許多有助於應對壓力、抵抗疾病和修復損傷的基因。
12. Oxford Nanopore 作為上市公司的第一天即在倫敦證券交易所舉辦學校 STEM 活動 2021 年，Oxford Nanopore 成功於倫敦證券交易所上市。有鑑於 Nanopore 的目標是讓任何人、任何地方都能夠對任何事物進行分析，其理念反映在 Nanopore 多年來的設備、定價和服務方面。 為了強調這點，Nanopore 在作為上市公司的第一天邀請了下一代科學家—一群 16 至 18 歲的學生—到倫敦證券交易所親身體驗 Nanopore 技術，並由該領域科學家和 Nanopore 團隊的專家講解，介紹了生物化學的世界，並了解了它如何應用於科學和商業給參與的學生們。
13. 在非洲啟動 Oxford Nanopore 專業知識培訓計畫 2021 年 Nanopore 啟動了一項出色的培訓計劃，旨在建立非洲 Nanopore 定序和生物資訊學能力。在為期四個月的培訓過程中，共培育了 14 名科學家成為該領域的專家，然後返回他們的家鄉機構，幫助其他非洲研究人員利用定序來解密非洲農作物和牲畜的遺傳潛力。
14. 推出 PromethION 2 (P2) 定序平台，將高通量推展到每一個人 2021 年 London Calling，Nanopore 團隊宣布開發一種新設備—P2，僅有鞋盒大小卻可進行高通量定序。P2 為具有完整運算能力的獨立設備，而 “P2 Solo” 則是需連接到現有運算設備（包括 GridION）。
15. 突破 1,000+ 文獻 自 2021 年初以來，Nanopore Community 又發表了約 1,000 篇論文，截至 11 月底，總數接近 2,400 篇。其中許多使用 Nanopore 完成的創新應用皆令人感到驚訝！
16. 防範大流行疾病—建立全球定序能力 2021 年 6 月，洛克菲勒基金會宣布提供超過 2,000 萬美元的資金，以加強機構在快速定序和共享基因體訊息以及其他數據的能力，幫助加強全球檢測和應對大流行威脅的能力。 其中 Oxford Nanopore 作為 20 個與洛克菲勒基金會合作打造其新的大流行預防研究所並擴大全球基因體定序能力的組織之一，幫助建立全球定序能力及提供解決方案。
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17. 提供新見解予較少研究的表觀基因體學 2021 年，不少研究者使用 Nanopore 技術，獲得關於鹼基修飾和核苷酸序列的訊息。例如，Loan To Nguyen基於表關遺傳標誌物對牛的年齡時鐘之研究; Ian Henderson在阿拉伯芥著絲點的表觀遺傳訊息研究; Ulf Birkedal解決第I型肌強直型肌肉萎縮症患者的致病基因 DMPK 高甲基化研究。
18. Adaptive Sampling 從罕病到生物多樣性監測的真實應用 Adaptive Sampling—在過去兩年中取得了長足的進步，其可於定序過程中主動排除非目標區域序列，以最大效率利用定序數據。 Danny Miller 在 2021 年 7 月發表的“Targeted long-read sequencing resolves complex structural variants and identifies missing disease-causing variants”的文獻就是一個很好的例子。該團隊使用 Adaptive Sampling 來識別未以標準方法檢測的臨床研究樣本之致病變異。Danny 認為，在未來， Nanopore 可以取代現今提供的幾乎所有其他臨床基因檢測，並作為單一的定序檢測方法。 另外，Lara urban 利用 Adaptive Sampling 從環境 DNA 樣本來監測極度瀕危的 kākāpō—一種不會飛的夜行鸚鵡，在野外僅有 204 隻個體。Lara 展示了如何使用 Adaptive Sampling 對 eDNA 進行具延展性且高成本效益的生物多樣性監測方式。
19. #Anyone：更多來自年輕科學家的精彩焦點演講 London Calling 與 Nanopore Community Meeting 中的焦點演講已成為會議中的中流砥柱。以創新科學為核心，年輕科學家在分享 Nanopore 如何改變他們的研究領域的演講中總是充滿創意和樂趣。Nanopore 的London Calling 與 Nanopore Community Meeting提供#任何人分享自己應用 Nanopore 於各式研究的場合。
20. 解決重複區域 重複區域長期以來造成不少遺傳學家的挫折。2021 年，Nanopore 定序被用於解開這些基因體結構—從解析著絲點和端粒區域（阿拉伯芥）、實現端粒到端粒組裝（人類、 香蕉），到揭露第I型肌強直型肌肉萎縮症患者中重複序列擴增和高度甲基化之間的關係。 Ira Deveson 在 NCM 2021 上的演講中展示了如何改進分析基因體重複區域的能力。同時介紹了其團隊如何利用 adaptive sampling 在“單個 Nanopore 分析中並行測試所有與疾病相關的 STR 基因”之潛力。該研究可同時對 37 個基因進行定序，並檢測它們的甲基化圖譜—儘管如此，目前的方法仍然建議臨床醫生一次為一個基因選擇一項測試。
21. Nanopore 於液體活檢的發現潛力 由血漿或血液樣本獲取的液體活檢樣本提供了檢測和監測腫瘤進展的非侵入性方法。 2021 年初，Martignano.F 等人。發表了檢測肺癌患者血漿拷貝數變化的實驗流程。在 NCM 2021 上， Jessica Blackburn 展示了從急性淋巴細胞白血病 (ALL) 患者脊髓液中識別白血病相關 cfDNA 的方法。這是首次將 cfDNA 用於監測 ALL 患者的中樞神經系統疾病。
參考資料
1. “21 moments we’ll remember from 2021” https://nanoporetech.com/about-us/news/21-moments-well-remember-2021
2. Miga, K.H., Koren, S., Rhie, A. et al. Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome. Nature 585, 79–84 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2547-7
各位捧油~新年快樂!! 過完了一個農曆年讓人真正感覺 2021 年已經離我們遠去，祝福大家 2022 年都能邁向更好的自己(●’◡’●) 本篇譯自 Oxford Nanopore 官網 [1]，統整了 2021 年 Nanopore 本身技術或其使用者取得的關鍵進展，相信有些進展會讓你感到激勵人心、有些進展會讓你感到溫馨，一起花個幾分鐘看看過去的一年 Nanopore 21件最重要的小事吧!
1. 至今最完整的人類基因體出爐 先前的人類參考基因體由於技術限制有 8% 的區域是缺乏序列資訊的，為了解決這個問題，端粒到端粒 (T2T) 聯盟於 2021 年完成了第一個真正完整的人類基因體 30.55 億鹼基對 (bp) 序列，這是人類參考基因體自首次發布以來最大的改進。 新的 T2T-CHM13 參考基因體包括所有 22 個體染色體和染色體 X 的完整序列組裝，糾正了許多錯誤，並引入了近 2 億個鹼基對的新序列。Nanopore 的 ultra-long reads 對於能夠搭建支架並將其餘片段組裝在一起至關重要。此外，研究團隊還使用 Nanopore 來揭露整個基因體的表觀遺傳資訊。
文獻傳送門 [2]
懶人包整理
2. #anythinganyoneanywhere 2021 年，Reindert Nijland 將 Nanopore 的“任何事物、任何人、任何地點”的標語提升到了一個新的水平，他在騎著腳踏車從實驗室回家的路上同時使用 Mk1C 裝置對鯊魚 DNA 進行了定序！(點此查看twitter上的有趣影片)，除此之外，搜尋 #anythinganyoneanywhere 標籤，也有不少很有趣的使用者故事分享喔。
3. 全球致力於 COVID-19 監控 國際科學和公共衛生界持續應用 Nanopore 技術對不斷變化的 COVID-19 大流行做出驚人的一系列反應—識別新的變種; 在以前不可能的地方建立監測網絡，並通過快速擴大到每天 1,000 個樣品的挑戰。
4. Oxford Nanopore 支持 ORG. one 瀕危物種定序 生物多樣性的喪失是一個緊迫的問題，2021 年 5 月，ORG. one 啟動了一項對極度瀕危物種進行定序的計畫。Nanopore 免費提供試劑耗材供使用者對 IUCN 紅色名錄 中的物種進行定序，到目前為止，ORG. one 已經對 23 個物種進行了定序，並且將數據公開共享。讓我們期待在 2022 年看到這一進展。
5. 一日內完成總體基因體學檢測 Guys & St Thomas 和 Quadram 研究所的一個團隊使用 Nanopore 技術開發了一種檢測流程，該檢測流程成功地在幾小時而不是幾天內識別重症監護病房 (ICU) 患者的繼發感染。
傳送門
6. 新的 SARS-CoV-2 WGS 檢測方法—實現速度、靈活性和單次檢測量 Nikki Freed 和 Olin Silander 在 ARTIC network上開發了用於 SARS-CoV-2 全基因體定序的 Midnight 實驗流程，該流程能夠加快樣本周轉速度、擴展性和降低每個樣本的價格。
7. Oxford Nanopore 新的試劑套組和晶片，可實現 >99% 的原始序列準確率 在 “Q20+” 試劑後，Oxford Nanopore 於 2021 年 12 月宣布推出 Kit 12 和 R10.4 晶片，其可達到 >Q20 (>99%) 原始序列和約 Q30 (99.9%) 的雙股定序準確率。
8. 時間的重要性—快速交付數據 2021 年，我們看到臨床研究中出現了許多新的 Nanopore 快速檢測流程，尤其是在癌症領域。在 London Calling 上， Luna Dijrackor 展示了在短短 91 分鐘內完成對腦腫瘤研究樣本的甲基化圖譜繪製——顯示了未來在手術中同時檢測的潛力。 在 NCM，Nanopore 也分享了他們快速檢測中樞神經系統 (CNS) 癌症表觀遺傳學資訊的檢測流程— 包含Thidathip Wongsurawat、 Areeba Patel 和 Franz-Josef Müller & Helene Kretzmer 的演講。主題包括在手術時間範圍內實現腦腫瘤分類的潛力、快速鑑別新的癌症標誌物以及更廣泛使用且經濟的標靶應用。
9. 擴大應用於人類疾病研究 2021 年啟動了許多令人興奮的 Nanopore 相關大型項目—其中兩個例子一個來自 Genomics England，另一個來自 NIH 阿茲海默症和相關癡呆症中心 (CARD)。 Genomics England 的團隊將在一個項目中使用 PromethION 對數千個人類進行基因體定序，以評估 PromethION 在癌症基因體學方面提供快速、豐富資訊的潛力。在 CARD，研究人員已經開始從大約 4,000 名患有阿茲海默症、額顳葉癡呆症、路易氏體失智症和健康受試者的患者中收集長讀長定序數據。目標是以前所未有的規模更深入地了解基因體中具有挑戰性的區域，因其可能在驅動阿茲海默症和相關癡呆症的病理學中發揮作用。
10. 累積 Oxford Nanopore 定序鹼基量 2021 年已經累積了約 6,000 萬億個鹼基以 Nanopore 進行了定序！假設它們在一條單股中，長度將會是超過 2,000 公里長的 DNA 分子，以現在單個孔道每秒 420 個鹼基的定序速度估算，將需要大約 4,500 年的時間才能定序完成。
11. 完成組裝已知最大的脊椎動物基因體和最大樹木的基因體 Paolo Franchini 和其團隊在 2021 年 1 月組裝了肺魚所有 43Gb 的基因體—其相當於 14 個人類基因體！肺魚是已知最大的脊椎動物基因體，對於克服一些最具挑戰性的區域 Nanopore 的 ultra-long 讀長具有重大貢獻。 Steven Salzberg 和其團隊在 2021 年底組裝了世界上最大的樹—海岸紅杉的基因體。在對其 26.5 Gb 基因體（約為人類基因體 9 倍）分析後發現了 100 多個海岸紅杉的特有基因，以及許多有助於應對壓力、抵抗疾病和修復損傷的基因。
12. Oxford Nanopore 作為上市公司的第一天即在倫敦證券交易所舉辦學校 STEM 活動 2021 年，Oxford Nanopore 成功於倫敦證券交易所上市。有鑑於 Nanopore 的目標是讓任何人、任何地方都能夠對任何事物進行分析，其理念反映在 Nanopore 多年來的設備、定價和服務方面。 為了強調這點，Nanopore 在作為上市公司的第一天邀請了下一代科學家—一群 16 至 18 歲的學生—到倫敦證券交易所親身體驗 Nanopore 技術，並由該領域科學家和 Nanopore 團隊的專家講解，介紹了生物化學的世界，並了解了它如何應用於科學和商業給參與的學生們。
13. 在非洲啟動 Oxford Nanopore 專業知識培訓計畫 2021 年 Nanopore 啟動了一項出色的培訓計劃，旨在建立非洲 Nanopore 定序和生物資訊學能力。在為期四個月的培訓過程中，共培育了 14 名科學家成為該領域的專家，然後返回他們的家鄉機構，幫助其他非洲研究人員利用定序來解密非洲農作物和牲畜的遺傳潛力。
14. 推出 PromethION 2 (P2) 定序平台，將高通量推展到每一個人 2021 年 London Calling，Nanopore 團隊宣布開發一種新設備—P2，僅有鞋盒大小卻可進行高通量定序。P2 為具有完整運算能力的獨立設備，而 “P2 Solo” 則是需連接到現有運算設備（包括 GridION）。
15. 突破 1,000+ 文獻 自 2021 年初以來，Nanopore Community 又發表了約 1,000 篇論文，截至 11 月底，總數接近 2,400 篇。其中許多使用 Nanopore 完成的創新應用皆令人感到驚訝！
16. 防範大流行疾病—建立全球定序能力 2021 年 6 月，洛克菲勒基金會宣布提供超過 2,000 萬美元的資金，以加強機構在快速定序和共享基因體訊息以及其他數據的能力，幫助加強全球檢測和應對大流行威脅的能力。 其中 Oxford Nanopore 作為 20 個與洛克菲勒基金會合作打造其新的大流行預防研究所並擴大全球基因體定序能力的組織之一，幫助建立全球定序能力及提供解決方案。
傳送門
17. 提供新見解予較少研究的表觀基因體學 2021 年，不少研究者使用 Nanopore 技術，獲得關於鹼基修飾和核苷酸序列的訊息。例如，Loan To Nguyen基於表關遺傳標誌物對牛的年齡時鐘之研究; Ian Henderson在阿拉伯芥著絲點的表觀遺傳訊息研究; Ulf Birkedal解決第I型肌強直型肌肉萎縮症患者的致病基因 DMPK 高甲基化研究。
18. Adaptive Sampling 從罕病到生物多樣性監測的真實應用 Adaptive Sampling—在過去兩年中取得了長足的進步，其可於定序過程中主動排除非目標區域序列，以最大效率利用定序數據。 Danny Miller 在 2021 年 7 月發表的“Targeted long-read sequencing resolves complex structural variants and identifies missing disease-causing variants”的文獻就是一個很好的例子。該團隊使用 Adaptive Sampling 來識別未以標準方法檢測的臨床研究樣本之致病變異。Danny 認為，在未來， Nanopore 可以取代現今提供的幾乎所有其他臨床基因檢測，並作為單一的定序檢測方法。 另外，Lara urban 利用 Adaptive Sampling 從環境 DNA 樣本來監測極度瀕危的 kākāpō—一種不會飛的夜行鸚鵡，在野外僅有 204 隻個體。Lara 展示了如何使用 Adaptive Sampling 對 eDNA 進行具延展性且高成本效益的生物多樣性監測方式。
19. #Anyone：更多來自年輕科學家的精彩焦點演講 London Calling 與 Nanopore Community Meeting 中的焦點演講已成為會議中的中流砥柱。以創新科學為核心，年輕科學家在分享 Nanopore 如何改變他們的研究領域的演講中總是充滿創意和樂趣。Nanopore 的London Calling 與 Nanopore Community Meeting提供#任何人分享自己應用 Nanopore 於各式研究的場合。
20. 解決重複區域 重複區域長期以來造成不少遺傳學家的挫折。2021 年，Nanopore 定序被用於解開這些基因體結構—從解析著絲點和端粒區域（阿拉伯芥）、實現端粒到端粒組裝（人類、 香蕉），到揭露第I型肌強直型肌肉萎縮症患者中重複序列擴增和高度甲基化之間的關係。 Ira Deveson 在 NCM 2021 上的演講中展示了如何改進分析基因體重複區域的能力。同時介紹了其團隊如何利用 adaptive sampling 在“單個 Nanopore 分析中並行測試所有與疾病相關的 STR 基因”之潛力。該研究可同時對 37 個基因進行定序，並檢測它們的甲基化圖譜—儘管如此，目前的方法仍然建議臨床醫生一次為一個基因選擇一項測試。
21. Nanopore 於液體活檢的發現潛力 由血漿或血液樣本獲取的液體活檢樣本提供了檢測和監測腫瘤進展的非侵入性方法。 2021 年初，Martignano.F 等人。發表了檢測肺癌患者血漿拷貝數變化的實驗流程。在 NCM 2021 上， Jessica Blackburn 展示了從急性淋巴細胞白血病 (ALL) 患者脊髓液中識別白血病相關 cfDNA 的方法。這是首次將 cfDNA 用於監測 ALL 患者的中樞神經系統疾病。
參考資料
1. “21 moments we’ll remember from 2021” https://nanoporetech.com/about-us/news/21-moments-well-remember-2021
2. Miga, K.H., Koren, S., Rhie, A. et al. Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome. Nature 585, 79–84 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2547-7
圖爾思生物科技 / 微生物體研究中心
吳雁韻 文案
