Sequel Systems의 SMRT Sequencing을 사용하면 더 이상 박테리아 genome을 assembly할 때 비용 절감을 위해 quality를 낮출 필요가 없습니다. Draft quality를 훨씬 뛰어 넘어 reference 수준의 assembly를 생성하고, 반복이 많고 GC content가 높은 genome도 완성할 수 있을 뿐만 아니라 plasmid도 분석할 수 있습니다.
Complete microbial genomes with ease and confidence
대부분의 미생물의 경우 assembly pipeline의 기본 설정을 사용하여 부수적인 plasmid를 포함하여 closed genome을 50x 수준의 SMRT sequencing data로assembly 할 수 있습니다.
• Platinum-standard 수준의 closed reference genome 생성
• 하나의 SMRT cell 에서 최대 16 개의 미생물을 multiplexing 하여 보다 적은 비용으로 gold-standard genome을 assembly
• 바이러스 전염성의 진화과정에서 transposon, phage insertion 외에 기타 구조변이의 역할을 명확히 해석
• 약물 내성 및 전달 경로를 추적
Spotlight: Closed genomes reveal all the variants that drive microbial biology
Zautner, A. E., et al. (2017). Journal of Antimicrobial Chemotherapy
SMRT 시퀀싱을 사용하여 병원 검체에서 분리 된 폐렴막대균 (Klebsiella pneumoniae ST147)의 닫힌 형태의 염색체와 플라스미드를 얻었으며 SNP와 복잡한 재배열이 항생제 내성과 독성의 진화에 기여한다는 사실을 밝혀 냈습니다.
Spotlight: Gapless assemblies to better understand fungal genomes
PacBio 시퀀싱을 사용하면 이제 완전한 중심체 및 telomere 영역을 포함하여 완성 된 효모 genome을 얻을 수 있습니다.
Douglass, A. P., et al. (2018) PLoS Pathogens
Organization of the five chromosomes, aligned at their centromeres. Locations of centromeres (black), telomeres (gray), rDNA (red) and repeated sequences adjacent to rDNA (purple) are shown.
항진균제에 내성이있는 효모로 인한 감염이 우려되고 있습니다. 그 중 Candida krusei 종은 는 널리 사용되는 약물인 플루코나졸에 대해 선천적 내성을 가지고 있습니다. 이는 임상 효모 감염의 가장 흔한 5 가지 원인 중 하나이며 면역 저하 환자에서 상당한 수준의 이환율과 사망률을 보이고 있습니다. 본 연구에서 C. krusei가 비병원성으로 간주되고 생명 공학 및 식품 산업에서 중요하게 활용되고 있는 Pichia kudriavzevii와 동일한 종임을 보여줍니다. 20 개의 임상 분리주 (‘C. krusei’)와 12 개의 환경 분리주 (‘P. kudriavzevii’)의 genome 을 조사한 결과 이들 사이에 유전 적 차이가 없음을 발견했습니다. 환경 분리 주는 임상 분리 주와 비슷한 수준의 약물 내성을 가지고 있습니다. 이 연구의 결과는 이 효모에 대한 향후 연구를 위한 자원을 제공 할 뿐만 아니라, 생명 공학 및 식품 응용분야 에 약물 내성 P. kudriavzevii 균주의 사용에 주의가 필요할 수 있음을 나타냅니다.
Spotlight: Long-reads shed light on the genetics of antibiotic resistance
박테리아의 적응 능력을 이해하기 위해 약물내성 박테리아의 mobilome을 분석하였습니다. 이 연구에서는 replicative transposon과 homologous recombination이 저항성 plasmid의 재배열 및 진화를 주도하는 힘임을 보여주었습니다.
He S et. al. (2016) mBio
Long-read PacBio SMRT(Single-molecule real-time) 시퀀싱을 사용하여 진행한 발병 후 역학 추적에서 환자 분리물에서 확인된 KPC + 플라스미드의 대부분이 고유 한 것으로 보이며 환자 간 전파와 쉽게 연관되어 있지 않음이 입증되었습니다.
NARMS Scientists Track Antibiotic Resistance in Foodborne Bacteria Using SMRT Sequencing
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미국의 농장에서 돼지까지 항생제 내성을 모니터링하는 최전선의 핵심 그룹 중 하나는 NARMS (National Antimicrobial Resistance Monitoring System)입니다. NARMS는 1996 년 USDA, FDA, CDC, 주 및 지역 보건 부서 간의 기관 간 파트너십으로 시작되어 식용 동물, 유통 육류 및 환자에서 박테리아의 항균 감수성의 변화를 추적하여 공중 보건을 관리합니다. |
각 기관들로부터 수집된 정보를 결합함으로써 NARMS는 저항성에 대한 새로운 추세를 감지하고, 저항의 유전적 메커니즘을 이해하고, 항생제 관리를 개선하기 위한 데이터 기반 권장 사항등을 개발할 수 있습니다.
PacBio long-read 시퀀싱은 NARMS가 세균 전체 genome sequencing에 사용하는 도구 중 하나로, 염색체 뿐만 아니라 플라스미드 및 약물 내성 유전자를 자주 운반하는 기타 보조 게놈 요소를 assembly 하는 능력이 높이 평가됩니다. 수년에 걸쳐 NARMS의 과학자들은 PacBio 참조 게놈을 사용하여 살모넬라, 캄 필로 박터 및 엔테로 코커스 균주의 수많은 비교 genome 분석을 진행하고 항생제에 대한 독성과 내성이 분자 수준에서 어떻게 진화하는지 조사했습니다.
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Figure 1: IncF plasmid containing multiple antimicrobial resistance genes, including qnrA1 (quinolone) and tetA (tetracycline). Resistance genes are depicted in red, with additional annotated genes depicted in blue.
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이 논문에서는 "항균 내성 plasmid의 de novo ch 플라스미드의 de novo 특성연구에서 long read sequencing의 가치를 강조하면서" short –read sequencing 데이터 만으로는 plasmid를 정확하게 식별하거나 완전히 특성을 분석하기가 어렵다고 언급하고 있습니다.
Webinar: Unleashing the Power of HiFi Sequencing – How the Sequel IIe System Removes Barriers and Empowers Life Scientists
주요 핵심 연구소 등에서 매우 정확한 long read sequencing (HiFi)이 어떻게 활용되는지, HiFi read를 생성하는 새로운 Sequel IIe 시스템이 이 과정을 어떻게 보다 쉽게 수행하는지 를 확인하실 수 있습니다.
Not All Long Reads Are Equal – High Accuracy Sets PacBio Apart
99.9 % 이상의 정확도를 제공하는 최대 25kb 길이의 매우 정확한 long read(HiFi read)를 사용하여 가장 종합적인 결과를 생성하는 방법을 실제 사례에서 확인하실 수 있습니다.
Full-Length HIV Sequences Reveal Distinction Between Viruses in Brain, Other Tissue
Brese, R.L., Gonzalez-Perez, M.P., Koch, M. et al. (2018) Journal of NeuroVirology
DOI : 10.1007/s13365-018-0633-5
Unraveling Malaria Mysteries with Long-Read Sequencing
Natural product discovery 
Lijiang Song et.al. (2017) J.Am. Chem.Soc.DOI : 10.1021/jacs.7b03382 Scalable biosynthesis 
Luna-Flores, C.H., Stowers, C.C., Cox, B.M. et al. (2018) Biotechnology for Biofuels DOI : 10.1186/s13068-018-1222-9Matthey, N., et. al. (2018) Microbiology Resource AnnouncementDOI: 10.1128/MRA.01574-18
HiFi Reads Offer the Benefits of Short Reads and Long Reads in One Easy-to-Use Technology
HiFi read는 모든 변이 유형을 감지할 수 있는 높은 정확도 (> 99.9 %)와 가장 복잡한 유전체와 전체 전사체를 assemble하는데 필요한 충분히 긴 길이(최대 25kb)를 제공합니다.
