Zentrum für Humangenetik und Laboratoriumsmedizin, Dr. Klein, Dr. Rost und Kollegen

Höhere Sequenzierkapazität am MVZ Martinsried durch Einsatz der NovaSeq-Technologie

Seit Februar 2019 steht am MVZ Martinsried eine fokussierte NGS Core Facility zur Verfügung. Ausgestattet mit einem Illumina NovaSeq-6000 System, der neuesten Generation von Illumina-Sequenziergeräten, können genomische Daten in bisher nicht dagewesener Menge und Geschwindigkeit produziert werden. Mit einem flexiblen FlowCell Setup ist es möglich mit dem NovaSeq Multigenpanel-Analysen, Whole-Exome-Analysen und sogar Whole-Genome-Analysen effizient durchzuführen.

Der hohe Durchsatz der NovaSeq-Reihe wird durch den Einsatz von sogenannter Patterend FlowCell-Technologie (Abb. 1.) erreicht. Im Gegensatz zu Geräten der früheren MiSeq-, NextSeq- oder HiSeq- Generationen binden die zu sequenzierenden DNA-Fragmente nicht zufällig in Clustern auf der Flowcell. Vielmehr besteht die Oberfläche der Flowcell aus Milliarden von geordneten Nanowells, die gleichmäßig und mit festen Abstand zueinander angeordnet sind. In jedem dieser Nanowells kann ein einzelnes DNA-Fragment sequenziert werden. Diese strukturierte Organisation bietet mehrere Vorteile zu einer zufälligen Clusterverteilung:

  • Durch die Anordnung der Cluster in Nanowells kann ein Sequenzierlauf präziser ausgelastet werden, die Gefahr, den Lauf zu überladen, sinkt.
  • Bei der Signaldetektion und Datenauswertung können mehrere Stunden Laufzeit gespart werden, da die Signale festen Nanowells zugeordnet werden können.
  • Die Gefahr, dass durch zufällige Clusterbildung Mischsignale durch zu geringen Abstand zwischen zwei Clustern entstehen, wird eliminiert, wodurch die allgemeine Clusterdichte und damit der Sequenzierdurchsatz stark gesteigert werden können.
Abb.: Patterned FlowCell Technology
(Quelle: www.illumina.com)

Der NovaSeq 6000 nutzt die bewährte zwei-Farben Sequencing-by-Synthesis-Chemie der Geräte der NextSeq-Linie. Dadurch können Laufzeiten von 25 – 44 Stunden bei einem Durchsatz von bis zu 250 – 3000 Gigabasen pro FlowCell erzielt werden. Die Leseweite liegt initial bei 2x150 bp paired-end reads und wird durch den Einsatz der NovaSeq SB FlowCell im Laufe des 2. Quartals 2019 auf 2x250 bp gesteigert werden können. Damit ist es möglich, auch Fragestellungen, die auf eine erhöhte Leseweite angewiesen sind, wie zum Beispiel HLA-Typisierung, Mikrobiomanalysen oder HIV-Resistenztestung, mit dem NovaSeq 6000 zu bearbeiten.  

Durch den Einsatz dieser Technologie ist es möglich, die Sequenzierqualität und Quantität am MVZ Martinsried auf höchstem Niveau zu halten und den Ansatz der integrierten Diagnostik weiter umzusetzen.