Ресеквенирование и de novo секвенирование: преимущества и недостатки каждого из методов.

Зачем читать геномы:

ЧЕЛОВЕКОдин раз в жизни1. Предрасположенность к полигенным заболеваниям2. Моногенные заболевания

Периодически в течение жизни:1. Иммунома- имунный статус организма2. Микробиома- какая микрофлора организма3. Транскриптома- какие гены работают

ДРУГИЕ ОРГАНИЗМЫDe novo собранные геномы1. Как использовать в своих целях микроорганизмы- биотехнология2. Борьба с «вредоносными» организмами- drug design, направленное разрушениеметаболических путей3. Каталогизация жизни

Ресеквенирование геномов4. Промышленные виды микроорганизмов- расшифровка генома мутантов сзаданными свойствами

Что значит «расшифровка генома человека»?Идеальная расшифровка- знание последовательности всех 46 хромосом.

Длина генома 2,9 миллиарда нуклеотидов.А с учетом того, что геном диплоидный- 5,8 миллиардаБиблиотека в Ясной Поляне.

Аккуратное чтение возможно- стоит 7 миллиардов долларов за геномВремя реализации- годы

Каковы альтернативы?

NEXT GENERATION SEQUENCING

Так говорила в июле 1805 года известная Анна Павловна Шерер, фрейлина и приближенная императрицы Марии Феодоровны, встречая важного и чиновного князя Василия, первого приехавшего на ее вечер. Анна Павловна кашляла несколько дней, у нее был грипп, как она говорила (грипп был тогда новое слово, употреблявшееся только редкими). В записочках, разосланных утром с красным лакеем, было написано без различия во всех: "Si vous n'avez rien de mieux à faire, M. le comte (или mon prince), et si la perspective de passer la soirée chez une pauvre malade ne vous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entre 7 et 10 heures. Annette Scherer".[3] -- Dieu, quelle virulente sortie [4] -- отвечал, нисколько не смутясь такою встречей, вошедший князь, в придворном, шитом мундире, в чулках, башмаках, при звездах, с светлым выражением плоского лица. Он говорил на том изысканном французском языке, на котором не только говорили, но и думали наши деды, и с теми тихими, покровительственными интонациями, которые свойственны состаревшемуся в свете и при дворе значительному человеку. Он подошел к Анне Павловне, поцеловал ее руку, подставив ей свою надушенную и сияющую лысину, и покойно уселся на диване. -- Avant tout dites moi, comment vous allez, chère amie? [5] Успокойте друга, -- сказал он, не изменяя голоса и тоном, в котором из-за приличия и участия просвечивало равнодушие и даже насмешка. -- Как можно быть здоровой... когда нравственно страдаешь? Разве можно оставаться спокойною в наше время, когда есть у человека чувство? -- сказала Анна Павловна. -- Вы весь вечер у меня, надеюсь? -- А праздник английского посланника? Нынче середа. Мне надо показаться там, -- сказал князь. -- Дочь заедет за мной и повезет меня. -- Я думала, что нынешний праздник отменен. Je vous avoue que toutes ces fêtes et tous ces feux d'artifice commencent à devenir insipides. [6] -- Ежели бы знали, что вы этого хотите, праздник бы отменили, -- сказал князь, по привычке, как заведенные часы, говоря вещи, которым он и не хотел, чтобы верили.

Л

Лев Толстой, «Война и Мир», Глава 1.

Так говорила в июле 1805 года известная Анна Павловна Шерер, фрейлина и приближенная императрицы Марии Феодоровны, встречая важного и чиновного князя Василия, первого приехавшего на ее вечер. Анна Павловна кашляла несколько дней, у нее был грипп, как она говорила (грипп был тогда новое слово, употреблявшееся только редкими). В записочках, разосланных утром с красным лакеем, было написано без различия во всех: "Si vous n'avez rien de mieux à faire, M. le comte (или mon prince), et si la perspective de passer la soirée chez une pauvre malade ne vous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entre 7 et 10 heures. Annette Scherer".[3] -- Dieu, quelle virulente sortie [4] -- отвечал, нисколько не смутясь такою встречей, вошедший князь, в придворном, шитом мундире, в чулках, башмаках, при звездах, с светлым выражением плоского лица. Он говорил на том

употреблявшееся только редкими). В записочках, разосланных утром с красным лакеем, было написано без различия во всех: "Si vous n'avez rien de mieux à faire, M. le comte (или mon prince), et si la perspective de passer la soirée chez une pauvre malade ne vous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entre 7 et 10 heures. Annette Scherer".[3] -- Dieu, quelle virulente sortie [4] -- отвечал, нисколько не смутясь такою встречей, вошедший князь, в придворном, шитом мундире, в чулках, башмаках, при звездах, с светлым выражением плоского лица. Он говорил на том изысканном французском языке, на котором не только говорили, но и думали наши деды, и с теми тихими, покровительственными интонациями, которые свойственны состаревшемуся в свете и при дворе значительному человеку. Он подошел к Анне Павловне, поцеловал ее руку, подставив ей свою надушенную и сияющую лысину, и покойно уселся на диване. -- Avant tout dites moi, comment vous allez, chère amie? [5] Успокойте друга, -- сказал он, не изменяя голоса и тоном, в котором из-за приличия и участия просвечивало равнодушие и даже насмешка. -- Как можно быть здоровой... когда нравственно страдаешь? Разве можно оставаться спокойною в наше время, когда есть у человека чувство? -- сказала Анна Павловна. -- Вы весь вечер у меня, надеюсь? -- А праздник английского посланника? Нынче середа. Мне надо показаться там, -- сказал князь. -- Дочь заедет за мной и пове

ous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entre 7 et 10 heures. Annette Scherer".[3] -- Dieu, quelle virulente sortie [4] -- отвечал, нисколько не смутясь такою встречей, вошедший князь, в придворном, шитом мундире, в чулках, башмаках, при звездах, с светлым выражением плоского лица. Он говорил на том изысканном французском языке, на котором не только говорили, но и думали наши деды, и с теми тихими, покровительственными интонациями, которые свойственны состаревшемуся в свете и при дворе значительному человеку. Он подошел к Анне Павловне, поцеловал ее руку, подставив ей свою надушенную и сияющую лысину, и покойно уселся на диване. -- Avant tout dites moi, comment vous allez, chère amie? [5] Успокойте друга, -- сказал он, не изменяя голоса и тоном, в котором из-за приличия и участия просвечивало равнодушие и даже насмешка. -- Как можно быть здоровой... когда нравственно страдаешь? Разв

Так говорила в июле 1805 года известная Аннасветлым выражением плоского лица. Он говорил на томупотреблявшееся только редкими). В записочках, разосланМне надо показаться там, -- сказал князь. -- Дочь заедет за мной и повеous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entreка. -- Как можно быть здоровой... когда нравственно страдаешь? Разв

Современный прибор генерирует за один запуск (8 дней) 150 миллионов таких «ридов»

8

Один секвенатор производит 3 ТВ информации за 4 дня- сегодня

6 ТВ информации за 4 дня- завтра

Необходимо в процессе работы секвенатора передавать файлы на серверКурчатовского института, проверять целостность сохраненного на серверефайла, удалять файл с локального диска.

Передаваемый файл- картинка

Задача:1. Реконструкция текста в предположении, что текст Толстого неизвестен

2. Нахождение опечаток в тексте в предположении, что оригинальный

текст Толстого известен

10

После того, как были генерированы короткие риды их нужно собратьв контиги.

Прокариотические организмы. Геномы до 10мпн- возможна сборка de novoВремя проекта 10 дней

Микроорганизмы с геномом до 50 мпн. Время проекта- несколько месяцев. Для de novoсборки необходимо комбинировать NGS и традиционное секвенирование по Сэнжеру.

Большие эукаритотические геномы от 100мпн. De novo сборка еще ни разу не былаосуществлена на базе технологии NGS

Что такое «расшифровка» генома в современном понимании?

Сборка de novo больших геномов.

Возможности алгоритмов сборки.

Геном панды: 3 миллиарда нуклеотидовКонтиги средним размером 5 тпн, упорядоченные в скэффолды со средней длиной 300 тпн.

Так говорила в июле 1805 года известная Аннасветлым выражением плоского лица. Он говорил на томупотреблявшееся только редкими). В записочках, разосланМне надо показаться там, -- сказал князь. -- Дочь заедет за мной и повеous effraye pas trop, je serai charmée de vous voir chez moi entreка. -- Как можно быть здоровой... когда нравственно страдаешь? Разв

Задача:1. Реконструкция текста в предположении, что текст Толстого неизвестен

2. Нахождение опечаток в тексте в предположении, что оригинальный

текст Толстого известен

Современный прибор генерирует за один запуск (8 дней) 150 миллионов таких «ридов»

Сегодня принято считать, что геном человека расшифрован, если определеныоднонуклеотидные полиморфизмы и короткие инсерции-делеции генома.

De novo сборка человеческого генома до 23 контигов (23 хромосомы) поканеосуществима при существующих технологиях чтения и анализа.

«Война и мир» «Война и мор»

Опечатки:

Компромисс: определение только опечаток с помощью микроматриц ДНК.

Самая современная микроматрица- 1 миллион фиксированных и описанных ранее SNP. Короткие инсерции/делеции- невозможно определить сегодня с помощью микроматрицы

График плотности покрытия генома короткими чтениями

Гистограмма для расстояний между парными чтениями