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MGISEQ-T7如何强大你的日生产能力?深度解读国产“超级生命计算机”

2018-11-16


图:MGISEQ-T7发布



近日,Illumina斥资12亿美元收购PacBio的新闻,在业界引起了热议。联想前段时间Illumina公司MiSeq?Dx基因测序仪获得国家药品监督管理局的批准上市,国外大型基因测序公司在整个行业的垄断势必将进一步加强,行业竞争也会越来越激烈。正是看到测序仪与测序技术的重要性,以华大为首的国内基因测序企业在国产测序仪研发、生产方面作出了不懈努力。


2015年至2017年,华大相继推出了拥有完全自主知识产权、具有国际先进水平的桌面型测序仪BGISEQ-500和BGISEQ-50、MGISEQ-2000、MGISEQ-200。2018年10月25日,华大智造发布了其自主研发的最新超高通量基因测序仪——“MGISEQ-T7”。据悉,这台堪称“超级生命计算机”的基因测序仪日产出数据高达6Tb,如果使用6台MGISEQ-T7可在一年时间内完成10万人的基因组测序工作。MGISEQ-T7是目前全球日生产能力最强的基因测序仪。同一天,为满足针对基因测序特殊的要求,华大智造还发布了更高通量的自动化样本制备系统MGISP-960,其单次最多可自动完成96个样本的制备,完美支撑了MGISEQ-T7测序通量需求。


如此强大的测序能力,使MGISEQ-T7一经发布就引起了多方关注,再加上样本制备系统MGISP-960的加持,MGISEQ-T7的强大性能更得以充分体现。那么MGISEQ-T7到底是一款怎样的测序仪?可以在哪些场景中应用?MGISP-960如何支持其应用?该测序仪又有怎样的研发过程?本文将从大家关心的九个问题出发,简要介绍有关MGISEQ-T7平台的特点、应用场景等方面的内容,了解MGISEQ-T7背后的故事。


日生产能力最强测序仪

MGISEQ-T7九问

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1. MGISEQ-T7如何“强大你的日生产能力”?


华大智造方面表示,堪称“超级生命计算机”的MGISEQ-T7凭借快速、灵活、超高通量的技术特点,可全面提升测序日生产能力。速度方面,MGISEQ-T7仅需不到24小时即可完成双端150bp测序(PE150),比现在市面上速度最快的同类测序仪速度提升了50%以上,图像数据处理速度提升了15倍,最大限度节省用户的时间。




此外,华大智造将原有的芯片密度提高了20%,单张芯片即可实现Tb级数据产出。利用全球首创的4联芯片平台,4张芯片的测序过程完全独立,互不影响,多种读长随时上机,24小时不间断运行,用户可根据自己的测序需求,随时随地开展不同应用的测序。


2. MGISEQ-T7的竞争优势是什么?

MGISEQ-T7作为目前全球日生产数据量最高的测序仪,每天可产出数据量高达6T,也就是一台T7测序仪每天可完成60人的全基因组测序,半年即可完成万人基因组计划。正如MGISEQ-T7的定位“强大你的日生产能力”。


3. MGISEQ-T7有哪些应用场景呢?

MGISEQ-T7的超高通量使其在应用方面受到的限制较少。华大智造方面表示,MGISEQ-T7适用于全基因组测序、超深度外显子组测序、表观基因组测序、肿瘤大Panel等大型测序项目。


从应用场景来看,MGISEQ-T7或许更适合国家级基因组学项目、基因检测服务企业、医学、消费级基因测序公司使用。T7的超高通量在加速推动国家级项目进程方面有强大的应用潜力。如进行万人基因组项目,1台T7仅需大半年;十万人基因组项目,6台T7仅需1年;除了超高通量的数据产出,MGISEQ-T7快速灵活的运行特点,也能满足企业多种测序需求;MGISEQ-T7提高了运行速度,大大压缩了交付过程中最耗时的测序时间,可以实现3天内快速交付检测结果,恰恰可以满足医学研究的超高时效要求;由于具备快速、成本更低等特点,MGISEQ-T7能够帮助基因测序服务公司加速项目推广,让更多普通消费者认识了解基因测序至。


4. MGISEQ-T7对测序行业的发展有怎样的推动作用?

从MGISEQ-T7的应用场景不难看出,快速、灵活、高通量的特点有利于加速基因测序项目的完成。无论是基因组学科研的进度,还是商业测序项目的推广,都将提前完成预期目标,有助于推动整个基因测序行业的发展进程。


5. 如此优秀的MGISEQ-T7什么时候可以交付呢?

华大智造已宣布,MGISEQ-T7发布现场已接受预定。2019年第二季首批限量交付,2019第三季批量交付。


6. 与MGISEQ-T7同一天“诞生”的“孪生兄弟”——自动化建库仪MGISP-960有哪些功能?

MGISEQ-T7发布当天,华大智造还发布了更高通量的自动化样本制备系统MGISP-960,以满足基因测序特殊的要求。MGISP-960集成了核酸提取、磁珠纯化、酶反应、PCR反应、片段筛选、杂交捕获、DNB制备等功能,可替代人工完成一系列实验操作。该仪器实现了自动化操作,实验重复性高,可解决因人而异造成的样本制备差异问题,提高样本制备准确率。


图:MGISP-960


7. 为什么说MGISP-960加强了MGISEQ-T7的生产能力?

二代基因测序(NGS)全流程中,虽然测序环节是整个流程的核心,但建库环节也有着至关重要的作用。建库速度及准确率,影响着整个测序流程的时效性及最终的数据质量。据华大智造介绍,MGISP-960集成建库流程多种复杂功能,实现建库自动化,解放人力的同时解决建库因人而异的问题,保证了建库的准确率和可重复性。同时,MGISP-960提高了建库通量,单次最高可制备96个样本。MGISP-960样本制备数量及准确率,是对MGISEQ-T7生产能力的坚强后盾。


8. 基因测序全流程不仅是测序部分,还有建库、数据解析,华大智造是否也有自主研发这类产品?有哪些优势?

据悉,在基因测序全流程中,华大智造自主研发了一套完善的基因测序产品,不仅包括测序仪、建库仪等硬件设备,还有建库试剂、测序试剂、分析软件等配套产品。同时,华大智造也发布了最新的MGIEasy stLFR建库试剂盒,以及生信分析加速器MegaBOLT的新功能。


单管无分隔长片段读取(stLFR)技术是华大研发团队历时五年的研究成果。2018年3月,华大智造正式发布了stLFR技术,该技术融合二代、三代测序技术之长,可利用高精度短读序列获得长距离基因组信息,极大丰富了分子标签数量,降低了长片段文库构建复杂程度和成本消耗。华大智造已正式发布了基于此技术的MGIEasy stLFR文库构建试剂盒。


华大智造的另一产品MegaBOLT Somatic,是生物信息学加速器MegaBOLT在肿瘤突变检测上的扩展应用。该肿瘤数据分析加速系统采用CPU与FPGA异构方式加速肿瘤分析,极大地提高了生信分析速度,显着缩短肿瘤分析所需的时间。相较于传统分析方法提速15倍以上,体细胞突变检测(Somatic)300Gbp全基因组分析(WGS)时间缩短至6.5小时,而60Gbp全外显子组分析(WES)只需0.9小时。此外,MegaBOLT也结合了云计算技术,在BGI online云平台上线,为基因数据分析提供更灵活、更高效的解决方案,全面满足用户的各方面需求。


9. 与同类产品相比,华大智造测序仪的技术特点?

华大智造测序仪基于独有的DNBSeq核心技术研发,拥有高准确性、低错误率的特点。华大智造已经申请专利超过500项,其中超过70多项为PCT专利,实现了在技术、时间和地域上严密的专利布局,并从文库构建、DNB、测序、样本制备系统到基因测序仪进行全方位的技术覆盖。




国之重器

国产基因测序仪的进阶之路

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通过以上9个问题的简要介绍,我们可以得知,MGISEQ-T7可在基因测序项目中提供更好的服务,大幅降低测序成本,并且具有广泛的应用场景。从公布的数据来看,相比于此前发布的自主研发测序仪,MGISEQ-T7的超高通量已经优于Illumina在2017年发布的NovaSeq 6000。NovaSeq 6000产出6T数据量用时40小时,每次运行最多可测序48个人类基因组。MGISEQ-T7产出6T数据量用时24小时,1台T7测序仪每天可完成60人的全基因组测序。速度的提升意味着成本的降低,MGISEQ-T7的测序成本比以往更接近100美元。


NovaSeq 6000可运行S1、S2、S3和S4四种不同的流动槽,并通过同时运行一个或两个流动槽获得更大的测序通量和产出数据。而MGISEQ-T7拥有全球首创4联芯片平台,4张芯片的测序过程完全独立,多种读长随时上机,互不影响,最大限度的满足用户需求。MGISEQ-T7以其快速灵活的优越性能已经吸引了国内外同行的广泛关注,势必成为华大基因增强市场竞争的一大助力。


基因测序仪是整个基因测序产业的上游核心和关键,也是基因测序产业链上壁垒最高的部分。测序设备依赖进口一直是我国基因测序产业发展的瓶颈,无论是科研还是临床应用的迫切需求,都要求测序设备国产化的进程加速。除了可解燃眉之急的贴牌、本土化已有的国外测序仪,最根本的解决办法还是研发完全自主知识产权的测序仪,实现真正意义的国产化。


图:BGISEQ-500




为此,部分测序企业已经在测序设备研发中投入了大量的精力,政府相关部门也提供了大力支持。2018年4月,国家发改委等8部委联合发布《关于促进首台(套)重大技术装备示范应用的意见》,明确国产高通量基因测序仪加速推广。随着国产二代测序仪的崛起,我国已有多款测序仪研发成功,华大也发布了多款自主研发的二代测序系统,如MGISEQ-2000、MGISEQ-200、BGISEQ-500、BGISEQ-50。BGISEQ-500与illumina的NextSeq-500相比,在通量上更灵活。


自精准医疗上升为我国的“国家战略”以后,在测序仪的研制生产上,中国开始崭露头角,并通过自主研发逐步打破外企的市场垄断,实现我国基因科技布局产业上游的突破,弥补空白。相信随着我国研发实力的不断提升,将有更多性能优越测序仪等自主研发产品面世,为基因测序与精准医疗产业发展做出贡献。


*本文转载自“测序中国”






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