ssDNA-Seq Kitは、一本鎖DNA(single strand DNA:ssDNA)、および二本鎖DNA(double strand DNA:dsDNA)からイルミナ社の次世代シーケンサー(NGS)ライブラリーを調製する製品です。
本製品は、ssDNA同士を結合できるSingle strand DNA Ligase(SDL)を用いたNGSライブラリー調製法を採用しています。サンプルに含まれるすべてのDNAを熱変性によりssDNAとし、それらのssDNAはSDLによりNGSライブラリー調製に用いられます。
従来のdsDNAのNGSライブラリー調製で失われていたssDNAや損傷分解DNAにも対応可能で、以下のような様々なssDNAおよびdsDNAからのライブラリー調製と解析に最適です。高効率なssDNAライゲーション技術により、超微量DNA(10 pg~)からの解析が可能であり、Ultra-short ssDNA(50 base)のNGS解析も可能です。
- ssDNA
- ゲノムDNA
- 環境DNA
- ウイルスゲノム
- dsDNA
- FFPE由来DNA
- 古代DNA
- 合成オリゴ
- ssDNAとdsDNAの混合物
- cell-free DNA
- Ultra-short ssDNA
- DNAアプタマー
表1.ssDNA-Seq Kitの対象サンプル一覧
図1.ssDNA-Seq KitはssDNAとdsDNAからライブラリー調製が可能
ssDNA合成オリゴ200 baseとdsDNA合成オリゴ200 bpの混合産物を使用してDNAライブラリーをssDNA-Seq KitとThruPLEX Tag-Seq HV(製品コード R400742)で調製した。NextSeq 2000でペアエンドシーケンス(2×150 bp)を行った。解析はBowtie2を使用し、それぞれの既知配列にアライメントした。
ThruPLEX Tag-Seq HVはdsDNAからライブラリー調製が可能であるのに対し、ssDNA-Seq KitはssDNAとdsDNA両方からライブラリー調製が可能であることが示された。
図2.ライブラリー調製フローの概略図
本製品は、ssDNAに直接アダプターをライゲースする技術により、断片化の進んだDNAであっても安定したライブラリー収量を得ることが可能である。
図3.断片化度合いの異なるヒトゲノムから調製したDNAライブラリーの波形
Human Genomic DNA、および断片化スコアが異なるFFPE試料由来DNAから、本製品を用いてDNAライブラリーを調製した。超音波発生装置(Covaris)で断片化処理されたHuman Genomic DNAとFFPE試料由来DNAをそれぞれ10 ng使用した。調製したライブラリーをTapeStation HD5000(Agilent Technologies)でサイズを評価したところ、断片化度合いの異なるいずれのサンプルにおいても良好なDNAライブラリーの波形が確認された。NextSeq 2000でペアエンドシーケンス(2×150 bp)を行い、Bowtie2を使用してGRCh38にアライメントしたところ、いずれの断片化度合いのサンプルからも97%以上のマッピングが確認された。
DIN値はTapeStation Genomic DNA(Agilent Technologies)により算出される断片化を示す値であり、DIN値の低いDNAサンプルは断片化の進んでいることを示す。各サンプルの断片化度合いをTakara FFPE DNA QC All-in-One Kit(製品コード NN0001)を用いてLong/Short比で評価した結果は以下の通りであり、L/S比が0.02と過度に損傷したDNAからでもライブラリー調製が可能であることが確認された。
- DIN: 9.9=L/S: 0.95
- DIN: 4.9=L/S: 0.30
- DIN: 3.8=L/S: 0.10
- DIN: 2.6=L/S: 0.04
- DIN: 1.6=L/S: 0.02
図4.合成オリゴのDNAライブラリーの波形
ssDNA合成オリゴ160 base 10 ngおよび合成オリゴ50 base 100 ngから、本製品を用いてDNAライブラリーを調製した。TapeStation(Agilent)でDNAライブラリーのサイズを評価し、各サンプルにおいて良好な波形が確認された。合成オリゴ50 baseの高分子側のピークはバブル構造によると考えられる。
NextSeq 2000でペアエンドシーケンス(2×150 bp)を行い、BWA-MEMを使用して160 baseおよび50 baseの既知配列にアライメントした。合成オリゴ160 baseでは97%以上のマッピングが確認された。一方で、合成オリゴ50 baseでは89%以上のマッピングが確認された。
図5.カバレッジの均一性
超音波発生装置(Covaris)で断片化されたHuman Genomic DNA 10 ng (n=2)から、本製品を用いてDNAライブラリーを調製した。NextSeq 2000でペアエンドシーケンス(2×150 bp)を行い、リード数はtotal 900万リードにダウンサンプリングした。縦の灰色のバーは、100 bp windowsを用いて予想されるGC含量分布を表している。この結果から、本製品はGC含有量に依らず均一なカバレッジを示すことが確認された。
表2.ssDNA-Seq Kitは断片化の進んだDNAに最適
Human Genomic DNA 10 ng、断片化の程度が異なるFFPE試料由来DNA 10 ngおよび血漿から抽出したcell-free DNA 10 ngから、本製品を用いてDNAライブラリーを調製した。NextSeq 2000でペアエンドシーケンス(2×150 bp)を行い、リード数はtotal 100万リードにダウンサンプリングした。解析はBowtie2とPicardを使用した。
断片化の進んでいないDNA(Human Genomic DNA)と断片化の進んだDNA(FFPE試料とCell-free DNA)はいずれも97%以上の高いマッピング率を示し、高品質なシーケンス結果を示した。
Total reads alignedは参照ゲノム配列にアラインメントされたリード数を示す。
Mapping(%)は参照ゲノム配列にアラインメントされたリードの割合を示す。
Duplicate(%)は、PCRによるライブラリー調製の際に生じる、同じ配列のDNAフラグメントを由来とするリードの割合を示す。
Chimera(%)は、ゲノムの二つの異なる部位にアライメントされたリードの割合を示す。