次世代シーケンサー前処理の自動化

次世代シーケンサーはシーケンス技術の改革をもたらし、多様なアプリケーションに応用され、ゲノムシーケンスのみならず、トランスクリプトーム解析やSNPs解析など広がり、研究のみならず、診断や品質管理、鑑定などの領域でも使用され始めています。
次世代シーケンサーのための不可欠なライブラリー調製などの前処理(NGS prep)は、ステップ数が多い煩雑なアッセイの上、シーケンスパワーの向上やアプリケーションの開発に伴い、複数のサンプルを同時に測定するマルチプレックス化が進み、作製に必要なライブラリー数が飛躍的に増加しています。これに伴い、ラボリソースの不足や、サンプルの取り間違い、実験差や人間差の拡大など様々な問題が生じています。
ベックマン・コールターのラボラトリーオートメーションシステムBiomekシリーズは様々なアッセイを自動化することが可能な、高い汎用性を持った自動分注機であり、広範なNGS prepのアプリケーションの自動化を行うことも可能です。NGS prepを自動化することにより、スループットの向上、ハンズオン時間の低減、再現性の向上、ヒューマンエラーの低減を実現することができ、次世代シーケンサーの機能を最大化することが可能です。

NGS Prep 自動化トータルソリューション

ベックマン・コールターのBiomekシリーズは次世代シーケンサー用の様々なアプリケーションに対応したライブラリーの構築を自動化することが可能です。さらに、核酸サンプルの抽出・精製や、構築後のライブラリーの定量やハンドリングなどの周辺のアプリケーションまでをトータルで自動化することが可能です。

ベックマン・コールターでは、Agencourt SPRI試薬の取扱いのノウハウを生かし、ベックマン・コールターでバリデーションした各種の調製キット用の自動化プログラムの提供も行っております。これらを利用することにより、導入後のバリデーションにかかる時間を大幅に削減することが可能です。
またスループットに合わせてBiomek FXP、 NXP、4000のプラットフォームを選択することが可能です。

完成されたBiomekプログラム

ベックマン・コールターでは、お客様の日々変化する研究ニーズに対応できるよう、一般的な試薬キットを自動化する数多くのBiomekオートメーションメソッドを作成・検証し、提供し続けています。次世代シーケンサーの前処理のためのバリデーションメソッドは以下を参照ください。

DNAシーケンス

  • Illumina Nextera XT
  • Illumina TruSeq DNA PCR-Free
  • Illumina TruSeq Nano DNA
  • Illumina TruSeq Custom Amplicon Low Input Kit
  • Illumina TruSight HLA Sequence Panel
  • Illumina TruSight Cancer
  • Illumina TruSight Tumor 15
  • KAPA Hyper Prep Library Prep Kit for Illumina NGS
  • KAPA HyperPlus Library Prep Kit for Illumina NGS
  • NEBNext Ultra DNA for Illumina NGS (ChIP-seq and HLA)
  • NEBNext Ultra DNA II Kit for Illumina NGS
  • Rubicon Genomics ThruPLEX Plasma-seq Kit for Illumina NGS
  • Swift Biosciences Accel - NGS 2S Plus DNA Library Kit for Illumina NGS
  • Immucor Mia Fora NGS
  • Omixon Holotype HLA X2

RNAシーケンス

  • Illumina TruSeq RNA v2
  • Illumina TruSeq RNA Access
  • Illumina TruSeq Stranded mRNA
  • Illumina TruSeq Stranded Total RNA
  • NEBNext Small RNA Kit for Illumina NGS
  • NEBNext Ultra Directional RNA Library Prep Kit for Illumina NGS

ターゲット / エキソーム キャプチャー

  • Agilent HaloPlex Target Enrichment - Ion Torrent
  • Agilent SureSelect XT
  • Epicentre ScriptSeq Complete Gold Low Input
  • Illumina Nextera Rapid Capture
  • Illumina TruSeq Exome
  • Illumina TruSeq Rapid Exome
  • Nimblegen SeqCap EZ for Illumina NGS

その他ライブラリー調製関連アッセイ

  • AMPure XP - DNA 精製
  • KAPA Biosystems Library Quantification Kit - Illumina
  • qPCR/PCR セットアップ
  • 核酸定量、ノーマライゼーション
  • RNAClean XP - RNA精製
  • SPRIselect - DNAサイズセレクション
  • マルチプレックス用サンプルプーリング

核酸抽出

  • CleanSEQ - ダイターミネーター除去
  • CosMCPrep - プラスミド抽出
  • DNAdvance - 動物組織からのDNA抽出
  • FormaPure - FFPEからの核酸抽出
  • Genfind v2 - 血液からのDNA抽出
  • RNAdvance Blood - 血液からのRNA抽出
  • RNAdvance Tissue - 培養組織からのRNA抽出
  • RNAdvance Cell v2 - 培養細胞からのRNA抽出

次世代シーケンス前処理用Biomekシステム例

それぞれのBiomekシリーズはいずれでも次世代シーケンスの前処理を自動化することが可能です。処理するキットや、スループット、ワークフローなど研究で必要なニーズに従って選択頂けます。また高い拡張性を持つことで、必要な機器を統合することにより、最適なシステムをニーズに合わせて柔軟に構築することが可能です。
価格、詳細な内容のお問い合わせはページ下部の "お問い合わせ・お見積り" ボタンよりご依頼ください。

次世代シーケンス前処理用Biomekシステム構成例1

Biomek FXP NGS system
  • Biomek FXP ハイブリッド
  • サーマルサイクラ― Biometra TRobot
  • スタティックペルチェALP (冷却用デバイス)
  • オービタルシェーキングALP (攪拌用デバイス)
  • チップウォッシュALP (Tip洗浄用デバイス)

次世代シーケンス前処理用Biomekシステム構成例2

Biomek4000 NGS system
  • Biomek 4000
  • MP1000 ツール
  • MP200 ツール
  • P1000SL ツール
  • P200L ツール
  • グリッパー ツール
  • スタティックペルチェALP (冷却用デバイス)
  • オービタルシェーキングALP (攪拌用デバイス)

アプリケーションノート

DNAシーケンス

Illumina TruSeq DNA PCR-Free、Illumina TruSeq Nano DNA、NEB NEBNext Ultra DNAなどの調製キットを用いてDNAサンプルのライブラリー調製を自動化することが可能です。Biomek FXPを用いた場合、いずれのキットでも1-96サンプルまでを同時に処理できます。Illumina TruSeq DNA PCR-Free kitの場合、酵素反応を含む断片化DNAの精製からライゲーション後の精製までの全ての工程をウォークアウェイで実施可能で、約5時間で96サンプルを処理可能です。

自動分注システムを用いたIllumina TruSeq PCR-Free DNA ライブラリー調製キットの自動化
Biomek FXPを用いて、Illumina TruSeq PCR-Free DNAサンプル調製キットにより、次世代シーケンサーによるDNAシーケンスの前処理を自動化しています。TruSeq PCR-Free DNAサンプル調製キットは、ライブラリー作製時にPCR 増幅を行わないため、塩基配列に起因するバイアスが低減され、PCR 時に生成されるアーティファクトのリスクがありません。Biomek FXPにより、1 回のランで最大96の個別にバーコード化されたDNA ライブラリーを約5時間で作製可能です。サーマルサイクラーを接続させることによりBiomek FXP上で酵素反応も自動で実施可能で、全ての行程が一回の実行で完了します。7つのゲノムライブラリーを作製し、良好なデータが得られています。

Automated Illumina TruSeq DNA PCR-Free Sample Preparation on the Biomek 4000 Laboratory Automated Workstation
Biomek 4000を用いて、Illumina TruSeq PCR-Free DNAサンプル調製キットにより、次世代シーケンサーによるDNAシーケンスの前処理を自動化しています。TruSeq PCR-Free DNAサンプル調製キットは、ライブラリー作製時にPCR 増幅を行わないため、塩基配列に起因するバイアスが低減され、PCR 時に生成されるアーティファクトのリスクがありません。Biomek 4000により、一回のランで最大24の個別にバーコード化されたDNA ライブラリーを約5時間半で作製可能です。シェアリングされたDNAの精製からライゲーション後の精製までの全ての分注行程を自動で実施でき、ハンズオンタイムはわずか15分程度です。6つのヒトゲノムライブラリーを作製し、良好なデータが得られています。

High-Throughput Illumina TruSeq Nano DNA Library Construction on the Biomek FXP Dual-Arm Multi-96 and Span-8 Workstation
Biomek FXPを用いて、Illumina TruSeq Nano DNAサンプル調製キットにより、次世代シーケンサーによるDNAシーケンスの前処理を自動化しています。TruSeq Nano DNAサンプル調製キットは、100 ngの少量のDNAからライブラリーを作製できるので、DNA量を十分確保できないサンプルからシーケンスを行うことが可能です。Biomek FXPにより、最大96の個別にバーコード化されたDNA ライブラリーを約8時間で作製可能です。シェアリング後の精製と、その後のライブラリー作製ステップの2つのサブメソッドで構成されており、サイズセレクションも2種類の中から選択できます。12のゲノムライブラリーを作製し、良好なデータが得られています

Automated Illumina TruSeq Nano DNA Sample Preparation on the Biomek 4000 Laboratory Automated Workstation
Biomek 4000を用いて、Illumina TruSeq Nano DNAサンプル調製キットにより、次世代シーケンサーによるDNAシーケンスの前処理を自動化しています。TruSeq Nano DNAサンプル調製キットは、100 ngの少量のDNAからライブラリーを作製できるので、DNA量を十分確保できないサンプルからシーケンスを行うことが可能です。Biomek 4000により、一回のランで最大24の個別にバーコード化されたDNA ライブラリーを約7時間で作製可能です。シェアリングされたDNAの精製からライゲーション後の精製、その後のPCRのセットアップと精製までのほぼ全ての分注行程を自動で実施でき、ハンズオンタイムはわずか15分程度です。6つのヒトゲノムライブラリーを作製し、良好なデータが得られています。

Biomek FXP 自動分注システムによるNEBNext Ultra DNA Library Prep Kit for Illumina を用いたDNA ライブラリー構築の自動化
Biomek FXPを用いて、New England Biolabs 社のIllumina 用DNA ライブラリー調製試薬 NEBNext Ultra DNA Library Prep Kit for IlluminaによるDNAシーケンスの前処理を自動化しています。NEBNext Ultra DNA Library Prep Kit for Illuminaは、5 ng - 1 μg の範囲のDNA から、インデックスを付加したDNASeq ライブラリーを構築することができます。Biomek FXPにより、1 回のランで最大96の個別にバーコード化されたDNA ライブラリーを作製が約4時間半で作製可能です。24の各種ゲノムライブラリーを200 ngのシェアリングしたDNAから作製し、良好なデータが得られています。

High Throughput Preparation of High Quality Sequence-Ready Libraries from Cell-Free DNA (cfDNA) using Rubicon Genomics ThruPLEX Plasma-seq Kit Automated on the Biomek FXP Laboratory Workstation
Biomek FXPを用いて、Rubicon Genomics ThruPLEX Plasma-seq Kitにより、血漿からのセルフリーDNAシーケンスの前処理を自動化しています。ThruPLEX Plasma-seq Kitは、血漿由来のセルフリーDNA(cfDNA)に最適化された次世代シーケンス用キットであり、1 ng以下 - 30 ngのcfDNAから、GCバイアスを最小限に抑えたライブラリーを作製できます。Biomek FXPにより、96サンプルのDNA ライブラリーを3時間以下で作製可能で、その後のAMPureXP精製を含めても全体で3時間以下で実施可能です。各種濃度のcfDNAのゲノムライブラリーを作製し、マニュアル操作と同様のデータが得られています。

RNAシーケンス (RNA-Seq)

Illumina TruSeq RNA v2、 Illumina TruSeq Stranded Total RNA、Illumina TruSeq Stranded mRNA、NEBNext Ultra Directional RNAなどの調製キットを用いてTotal RNAまたはmRNAサンプルのライブラリー調製を自動化することが可能です。Biomek FXPを用いた場合、いずれのキットでも1-96サンプルまでを同時に処理でき、cDNA合成ステップと、ライブラリー調製ステップのそれぞれの工程をウォークアウェイで実施可能です。TruSeq Stranded Total RNAの場合、cDNA合成ステップを約5時間、ライブラリー調製ステップを約4時間で96サンプルを処理可能です。またAgencourt FormaPureの使用で、FFPEサンプルからのRNA抽出行程の自動化も可能で、良好なシーケンス結果を示しています。

Automated TruSeq RNA Sample Preparation from FFPE tissue specimens utilizing the Biomek FX P Liquid Handler
Biomek FXPを用いて、Illumina TruSeq RNA Sample Prep Kit v2により、FFPEサンプルからの次世代シーケンサーによるRNAシーケンスの前処理を自動化しています。3人のドナーから得られた腫瘍組織と通常組織の計6種類のFFPEサンプルから、ベックマン・コールターのAgencourt FormaPureを用いて抽出したRNA 500 ngを、Biomek FXPにより自動化したTruSeq RNA Sample Prep Kit v2によりシーケンスライブラリーを作製、シーケンスしました。マニュアルで作製したライブラリーとシーケンス結果を比較し、良好なデータが得られています。

Illumina TruSeq RNA Access Library Prep Kit Automated on the Biomek FX P Dual-Hybrid Liquid Handler
Biomek FXPを用いて、Illumina TruSeq RNA Access Library Prep Kitにより、FFPEサンプルからの次世代シーケンサーによるRNAシーケンスの前処理を自動化しています。TruSeq RNA Access Library Prep KitはFFPEなどの低品質のサンプルからのRNAseq用ライブラリー作製キットで、ヒトトランスクリプトームのコード領域を分離することで、低コストでRNAseqが可能です。Biomek FXPにより、cDNA合成、ライブラリー作製、定量からプーリング、ハイブリダイゼーション、増幅と精製、の5つのサブメソッドによりほぼ全行程を自動化しており、96のサンプルから約3日間で実施可能です。ヒトリファレンスRNA、ヒト脳由来リファレンスRNA、ヒト肝臓組織FFPEサンプルから、シーケンスライブラリーを作製、シーケンスし、良好なデータが得られています。

High-Throughput TruSeq Stranded Total RNA Library Construction from FFPE Samples on the Biomek FX P Dual-Arm Multi-96 and Span-8 Workstation
Biomek FXPを用いて、Illumina TruSeq Stranded Total RNA サンプル調製キットにより、FFPEサンプルからの次世代シーケンサーによるRNAシーケンスの前処理を自動化しています。TruSeq Stranded Total RNA サンプル調製キットは、リボゾームを特異的に減らすRibo-Zeroのケミストリーを組み合わせることでrRNAを除去するとともに、ストランド特異性情報が得られ、非コード領域を含む効率の良い全トランスクリプトーム 解析を実施できます。Biomek FXPにより、最大96の個別にバーコード化されたRNAseq用ライブラリーを2日間で作製可能です。cDNA合成までのステップと、その後のライブラリー作製ステップの2つのサブメソッドで構成されており、それそれ30分程度のハンズオンタイムで実施可能です。前立腺腫瘍組織のFFPEサンプルと新鮮な組織からAgencourt FormaPureを用いて抽出したRNAと、2種類のリファレンスRNAを、Biomek FXPにより自動化したTruSeq Stranded Total RNAによりシーケンスライブラリーを作製、シーケンスし、良好なデータが得られています。

Biomek FX P 自動分注システムによるIllumina TruSeq Stranded mRNA サンプル調製キットを用いたハイスループットなライブラリー構築
Biomek FXPを用いて、Illumina TruSeq Stranded mRNA サンプル調製キットにより、次世代シーケンサーによるDNAシーケンスの前処理を自動化しています。TruSeq Stranded mRNAサンプル調製キットは、poly-A によりmRNAを選択的に回収するとともに、ストランド特異性情報が得られ、効率の良い発現解析を実施できます。Biomek FXPにより、最大96の個別にバーコード化されたRNAseq用ライブラリーを約9時間で作製可能です。cDNA合成までのステップと、その後のライブラリー作製ステップの2つのサブメソッドで構成されており、それそれ30分程度のハンズオンタイムで実施可能です。各種の動植物種から抽出したRNAから、Biomek FXPにより自動化したTruSeq Stranded mRNAにより96のシーケンスライブラリーを作製、そのうち24ライブラリーをシーケンスし、良好なデータが得られています。

Automated Directional RNASeq Library Preparation using the Biomek FX P Liquid Handler
Biomek FXPを用いて、New England Biolabs 社のIllumina用 Directional RNA ライブラリー調製試薬 NEBNext Ultra Directional RNA Library Prep Kit for IlluminaによるRNAシーケンスの前処理を自動化しています。Biomek FXPにより、最大96の個別にバーコード化されたRNAseq用ライブラリーを約9時間半で作製可能です。cDNA合成までのステップと、その後のライブラリー作製ステップの2つのサブメソッドで構成されており、それそれ30分程度のハンズオンタイムで実施可能です。ヒト リファレンスRNA 25 ngまたは100 ngをスタートサンプルとして、Biomek FXPにより自動化したNEBNext Ultra Directional RNA Library Prep Kit for Illuminaによりシーケンスライブラリーを作製、シーケンスし、良好なデータが得られています。

Automated Small RNA Library Construction Using The NEBNext Samll RNA Library Prep Kit For Illumina On The Beckman Coulter Biomek 4000 Automated Liquid Handler
Biomek 4000を用いて、New England Biolabs 社のIllumina用 Small RNA ライブラリー調製試薬 NEBNext Small RNA Library Prep Kit for IlluminaによるRNAシーケンスの前処理を自動化しています。NEBNext Small RNA Library Prep Kitは、100 - 1000 ng のTotal RNAからインデックス化されたSmall RNAのシーケンスライブラリーを作製することが可能で低分子RNAやmiRNAを効率よくシーケンスすることが可能です。Biomek 4000により、最大24の個別にバーコード化されたSmall RNAのシーケンス用ライブラリーを約9時間で作製可能です。ヒト脳由来RNA、ヒト大腸由来RNA、miRNAリファレンスRNAの三種類のRNAから、Biomek 4000により自動化したNEBNext Small RNA Library Prep Kit for Illuminaによりシーケンスライブラリーを作製、シーケンスし、良好なデータが得られています。

ターゲットシーケンス/エキソームシーケンス

各種調製キットを使用することにより、エキソン領域や様々な領域のターゲットシーケンス用のライブラリー調製を自動化することが可能です。Illumina TruSight HLA シーケンスパネルをBiomek FXP を用いて自動化した場合、24サンプルのゲノムDNAからの192のHLAシーケンス用ライブラリー作製の工程を、計6つのメソッドで実施し、約11時間(ハイブリダイゼーション・PCR時間を除く)で処理可能です。

Automation of the Illumina Nextera Rapid Capture Enrichment on the Biomek FXP Dual Arm Multi-96 and Span-8 Workstation
Biomek FXPを用いて、Illumina Nextera Rapid Capture ExomeまたはExpanded Exomeにより、次世代シーケンサーによるエクソームシーケンスの前処理を自動化しています。Nextera Rapid Capture Exome/Expanded Exomeは、エキソン領域のみ(Exome)、あるいはエキソン領域と非翻訳領域、miRNAのみ(Expanded Exome)を特異的にキャプチャー、シーケンスし、効率の良いエキソームシーケンスを実施可能です。Biomek FXPにより、タグメンテーションと増幅とその精製、プーリング、ハイブリダイゼーションのセットアップ、キャプチャーと2回目のハイブリダイゼーションのセットアップ、2回目のキャプチャーと増幅とその精製、の5つのサブメソッドによりほぼ全行程を自動化しており、96のゲノムサンプルを約1時間のハンズオンタイムで作製可能です。96のリファレンスゲノムからライブラリーを作製し、プーリングしたライブラリー8のうち2つ、22の元ライブラリーをシーケンスし、良好なデータが得られています。

Biomek FXP によるIllumina TruSight HLA Sequencing Panelを用いたHLA シーケンスの自動化
Biomek FXPを用いて、Illumina TruSight HLAシーケンスパネルにより、次世代シーケンサーによるHLAタイピングの前処理を自動化しています。TruSight HLAシーケンスパネルは、ヒト白血球抗原(HLA)系の、3 つのクラスI HLA座位(HLA-A, -B, -C)および8つのクラスII HLA 座位(HLA-DPA1, -DPB1, -DQA1, -DQB1, -DRB1/3/4/5)を特異的に増幅、シーケンスし、1回のアッセイで高解像度で明確なHLAタイピングを実施可能です。Biomek FXPにより、HLA増幅のセットアップ、増幅後の精製、ノーマライゼーションからタグメンテーションとその精製、タグメント後のDNA増幅のセットアップ、増幅後の精製、プーリングと熱変性、の6つのサブメソッドによりほぼ全行程を自動化しており、24のゲノムサンプルから192のライブラリーを約11時間で作製可能です。23のゲノムおよびネガティブコントロールのHLAシーケンスを3回繰り返し、良好なデータが得られています。

DNAサイズセレクション

ベックマン・コールターが提供するSPRIselectにより、DNAのサイズセレクションを自動化することが可能です。混合比率を簡単に変更することが可能で、任意のサイズのDNAを自動で回収できます。

Biomek 4000 自動分注システムによるSPRIselectを用いたDNAサイズセレクションの自動化
Biomek 4000を用いて、DNAサイズセレクション試薬SPRIselectにより、DNA断片のサイズセレクションを自動化しています。SPRIselectは、断片化されたDNAから一定のサイズのDNAを回収を、磁気ビーズ法により実施することが可能で、次世代シーケンサーのライブラリー構築などに使用されます。Biomek 4000により、任意のターゲットレンジのサイズセレクションを自動化しており、96のDNAサンプルからのサイズセレクションを約1時間40分で実施可能です。大腸菌の断片化したゲノムDNAから、5種類のレンジでのサイズセレクションを実施し、良好なデータが得られています。

ベックマン・コールターにご相談ください

ベックマン・コールターではお客様のアッセイや必要なスループット、ご予算に合わせて最適なシステムを提案させて頂きます。
自動化でのワークフローの改善にご興味のあるお客様はぜひ一度、ベックマン・コールターまでご相談ください。

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