Technologies de séquençage de nouvelle génération

Le séquençage de nouvelle génération (SNG), également appelé séquençage à haut débit ou séquençage massivement parallèle, désigne les plateformes qui lisent simultanément des millions à des milliards de fragments d'ADN, remplaçant ainsi la méthode de Sanger qui ne lisait qu'un fragment à la fois. Ces technologies ont réduit le coût du séquençage de plusieurs ordres de grandeur et ont rendu courantes les études du génome entier, de l'exome et du transcriptome.

Definition

Les technologies de séquençage de nouvelle génération sont des plateformes qui déterminent la séquence des nucléotides en lisant un très grand nombre de fragments d'ADN en parallèle, produisant des données à haut débit à un faible coût par base, contrairement à la lecture électrophorétique séquentielle du séquençage de Sanger.

Scope

Cette entrée présente les familles de plateformes à haut débit, incluant le séquençage par synthèse à lectures courtes et les approches de molécules uniques à lectures longues telles que le séquençage par nanopore et le séquençage de molécules uniques en temps réel. Elle aborde également les compromis entre la longueur des lectures et la précision qui les distinguent, ainsi que leur impact sur l'échelle de la génomique. Il s'agit d'un aperçu méthodologique, et non d'une comparaison destinée à des décisions d'achat ou de tests cliniques.

Core questions

• Qu'est-ce qui distingue le séquençage de nouvelle génération du séquençage de Sanger antérieur ?
• En quoi les plateformes à lectures courtes et à lectures longues diffèrent-elles en termes de longueur de lecture, de précision et d'applications ?
• Comment le séquençage à haut débit a-t-il modifié l'échelle et le coût de la génomique ?

Key concepts

• Séquençage massivement parallèle
• Séquençage par synthèse
• Plateformes à lectures courtes versus à lectures longues
• Séquençage de molécules uniques en temps réel
• Séquençage par nanopore
• Compromis entre la longueur des lectures et la précision par base
• Coût par base

Mechanisms

Les plateformes à haut débit immobilisent et lisent un nombre considérable de fragments d'ADN simultanément. Le séquençage par synthèse à lectures courtes détecte chaque base au fur et à mesure de son incorporation, souvent à l'aide de terminateurs réversibles, produisant des lectures courtes mais très précises. Les approches à lectures longues lisent des molécules uniques en temps réel ou lorsqu'elles traversent un nanopore, générant des lectures beaucoup plus longues qui couvrent des régions répétitives et structurellement complexes, au prix d'une erreur par base légèrement plus élevée. Le choix entre les plateformes reflète un compromis entre la longueur des lectures, la précision, le débit et le coût, qui dépend de l'objectif analytique.

Clinical relevance

Le séquençage de nouvelle génération est l'outil essentiel de la recherche génomique moderne et de la génomique clinique, permettant tout, de la détection de variants à la génomique des agents pathogènes et du cancer. Cette entrée décrit les technologies et leurs compromis comme matériel de référence et ne recommande aucune plateforme ou test particulier pour un usage individuel.

Evidence & guidelines

Le domaine est documenté par des revues influentes retraçant l'évolution des plateformes : Metzker (2010), Reuter et al. (2015) et Goodwin et al. (2016) pour le panorama général, et Wang et al. (2021) spécifiquement pour le séquençage par nanopore ; Bentley et al. (2008) constitue un rapport primaire fondamental sur les lectures courtes.

History

Après trois décennies de domination du séquençage de Sanger, les plateformes commerciales massivement parallèles ont émergé au milieu des années 2000, avec le séquençage par synthèse à lectures courtes utilisant des terminateurs réversibles démontré à l'échelle du génome entier en 2008. Au cours de la décennie suivante, le débit a fortement augmenté et les coûts ont chuté, tandis que les plateformes de lectures longues à molécule unique (séquençage de molécules uniques en temps réel et séquençage par nanopore) ont mûri pour pallier les limitations de longueur des lectures courtes.

Key figures

• Michael Metzker
• Michael Snyder
• W. Richard McCombie
• David Bentley

Seminal works

• metzker-2009
• goodwin-2016
• wang-2021

Frequently asked questions

Qu'apporte le séquençage de nouvelle génération par rapport au séquençage de Sanger ?

Il lit des millions à des milliards de fragments en parallèle plutôt qu'un à la fois, augmentant le débit de plusieurs ordres de grandeur et réduisant les coûts, ce qui rend les études à l'échelle du génome entier et des populations réalisables.

Quel est le principal compromis entre le séquençage à lectures courtes et à lectures longues ?

Les lectures courtes sont généralement très précises mais trop courtes pour couvrir de longues répétitions, tandis que les lectures longues couvrent des régions répétitives et structurellement complexes mais ont historiquement présenté des taux d'erreur par base plus élevés.