次世代シーケンシングのための超音波DNA断片化

次世代シーケンシング(NGS)はゲノムDNA鎖を配列し、ゲノムライブラリーを作成するために、ゲノムDNAの信頼性の高い剪断と断片化を必要とします。DNAフラグメントへのDNAの断片化の制御は、DNAを配列決定する前に必要なサンプル調製工程です。超音波は、特定の長さのDNA断片化のための効率的かつ信頼性の高い技術として証明されています。超音波DNA断片化プロトコルは、再現可能な断片化の結果を達成します。ヒールシャー超音波処理器は、ゲノムDNAフラグメントサイズ分布の広い範囲を生産することができ、正確に操作パラメータを介して制御可能です。ヒールシャー超音波DNAせん断システムは、単一および複数のバイアルだけでなく、マイクロプレートのために利用可能であるため、サンプル調製は非常に効率的になります。

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Ultrasonic DNA fragmentation is frequently used as sample preparation step in Next Generation Sequencing (NGS)

15分間の超音波処理 - 電気泳動は0に供大腸菌EDL933のゲノムDNAの分析します。 Lは、DNAラダーを示します。 (Basseletら、2008)

超音波DNA断片化の利点

  • 再現性のある結果
  • 特定のフラグメント長を得るために正確に調節可能
  • 迅速な処理
  • 一貫したDNA断片化結果
  • 任意のサンプルボリューム(例えば、複数のバイアルまたはマイクロプレート)用のデバイス
  • 高スループット
  • 精密な温度制御
  • シンプルで使いやすい操作

次世代シーケンシング:ライブラリ調製のための超音波DNA断片化

次世代シーケンシングを行うためには、(1)ライブラリ準備、(2)シーケンシング、(3)データ分析の3つの基本ステップを実行する必要があります。ライブラリーの調製中に、DNAは断片化され、次にフラグメント末端が単一のアデニン塩基を加えることによって修復(研磨)され、標的断片は二本鎖DNAに変換される。最終的にいわゆるアダプターは、結紮、PCR、またはタグ付けによって取り付けられ、最終的なライブラリーDNA産物をシーケンシング用に定量することができます。
超音波処理を使用したDNA断片化: 特に、長いDNA断片を容易に読み取れないイルミナのような短読みシーケンシング技術の場合、DNAスタンドは超音波で確実に達成できる特定のサイズに断片化されなければならない。
超音波は、確実にDNA、RNAおよびクロマチン断片化のために使用することができる。

超音波DNAの断片化はどのように機能しますか?

超音波処理は、音響サンプル処理とも呼ばれ、DNAを断片化するために広く使用されている方法です。超音波DNA剪断のために、サンプルは制御された状態下で超音波に曝されます。超音波DNA断片化の働き原理は、超音波によって発生する振動およびキャビテーションに基づいています。超音波(音響)キャビテーションに起因するせん断力は、高分子量DNA分子を破壊する。強度(振幅、持続時間)、脈動モード、温度などの超音波処理の設定により、DNA断片の特定の所望の長さに正確なDNA断片化が可能になります。DNAは、しばしば超音波処理を使用して100〜600 bpに減少する一方で、より穏やかな超音波条件が適用されると、最大1300 bpの長いDNA断片を得ることができます。

Ultrasonic homogenizers are reliable for DNA shearing

ChIP中の超音波DNA剪断 – クロマチン免疫沈降
CC-BY-SA.03の下でJkwchuiから適応

DNA分解を防ぐ温度制御

DNAの二本鎖分子形状は高温に対して非常に敏感であるため、サンプル調製工程中の温度を正確に制御することが、信頼性の高い分析結果を得るための重要な要素です。
ヒールシャーのプローブ超音波処理器、VialTweeter、UIP400MTPのいずれを使用しているか – 連続温度の監視および制御はプラグ可能な温度センサーおよびスマートな装置ソフトウェアによって保障される。温度を一定の範囲内に保つため、温度制限の上限と下限を設定できます。その結果、超音波器は、この温度制限を超えるとすぐに一時停止し、自動的に温度がセット∆Tによって低下したときに超音波処理を続行します。
ヒールシャー超音波装置の洗練されたソフトウェアは理想的なサンプル処理条件の信頼できる維持を保障する。

UIP400MTPマルチウェルプレート超音波装置を用いた質量サンプルDNA断片化

Ultrasonic Multi-Sample Preparation Unit UIP400MTP for multi-well plate sonication生命科学のサンプル数は過去10年以内に大幅に増加しました。これは、サンプルの非常に多くの数(例えば、マイクロプレートあたり384、1536、または3456ウェル)が、同等かつ有効な結果を得るために、一貫して等しい条件下でサンプルの準備と分析の間に処理されなければならないことを意味します。UIP400MTPでは、ヒールシャー超音波は、大量サンプル処理の傾向に従っています。UIP400MTPはマイクロプレートを用いたサンプル調製用の超音波装置です。UIP400MTPは6、12、24、48、96、384、1536、または3456の井戸との版を処理できる。マイクロプレートの種類に応じて、各井戸は通常、数十ナノリットルから数ミリリットルの間のサンプル体積を保持することができます。ライフサイエンス研究で広く使用されているUIP400MTPは、タンパク質分析の前にELISA(酵素結合免疫吸着アッセイ)やPCRなどのアッセイの前にサンプル調製、CHiPおよびCHiP-seqの前のクロマチン製剤、ヒストン修飾同定、および他の分析治療(例えば、ゲル電気泳動、質量分析)に非常に一般的に使用されています。

最大10バイアルのサンプルプラパレーションのためのVialTweeter

完全VialTweeterセットアップ:超音波プロセッサでVialTweeterソノトロードUP200StVialTweeterは、同時に最大10バイアルの効果的かつ快適な超音波処理を可能に広く使用されているラボ超音波機能VialTweeterです。バイアルおよび試験管(例えば、エペンドルフバイアル、クライオバイアル、遠心管)は間接的に超音波処理されるため、いかなる交差汚染も避けられる。同じ超音波強度が各サンプルに配信されるように、すべての超音波処理結果は均質で再現可能です。VialTweeterは、他のデジタル機器(スマートメニュー、プログラマブル設定、温度制御、リモコンなど)のようなすべてのスマート機能を提供し、ユーザーの快適性を最大限に高めます。

マイクロウェルプレート用マルチフィンガープローブ

4 probe heads or 4 sonotrodes for simultaneous sonication of 4 samples at the same intensity with the Hielscher 200 watts ultrasonicator models UP200ST and UP200HT超音波プローブホモジナイザーUP200HtとUP200Stのために利用可能な、4または8指でマルチフィンガープローブは、同じ条件下で同時に複数のサンプルを超音波処理するための快適なオプションです。例えば、ソトロードMTP-24-8-96は、自動化されたシステムへの統合やマルチウェルプレートのウェルの効率的な手動サンプル調製に最適な8本の指プローブです。多指ソトロードは、主にビーカーや標準的な超音波ソトロードを使用して試験管が処理される実験室のために自動化に最適です。マルチフィンガーと標準プローブは、数分以内に急速に相互に変更することができ、単一プローブ超音波処理器をマルチプローブ超音波ディスラプターに変換します。

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DNA断片化のためのヒールシャー超音波処理器

ヒールシャー超音波は、DNA、RNA、クロマチンの断片化のための様々な超音波ベースのプラットフォームを提供しています。これらの異なるプラットフォームには、超音波プローブ(ソノトロード)、複数のチューブまたはマルチウェルプレート(例えば、96-ウェルプレート、マイクロタイタープレート)、ソノリアクター、および超音波カップホーンの同時サンプル調製のための間接超音波処理ソリューションが含まれます。DNAせん断のためのすべてのプラットホームは精密に制御可能で、再生可能な結果を提供する周波数調整された高性能の超音波プロセッサによって動力を与えられる。

任意のサンプル数とサイズのための超音波プロセッサ

ヒールシャーのマルチサンプル超音波器VialTweeter(最大10試験管用)とUIP400MTP(マイクロプレート/マルチウェルプレート用)を使用すると、所望のDNAサイズ分布と収率を得ながら、強烈で正確に制御可能な超音波処理のためにサンプル処理時間を短縮することが容易になります。超音波DNAの断片化はサンプルの準備を有効、信頼でき、そしてスケーラブルにする。プロトコルは、常に制御された超音波を適用することにより、1から多数のサンプルに線形にスケーリングすることができます。
1〜5本の指を持つプローブ超音波装置は、より小さなサンプル数の調製に最適です。ヒールシャーの実験室の超音波装置は、さまざまなサイズで利用可能ですので、私たちはあなたのアプリケーションと要件のための理想的なデバイスをお勧めします。

精密なプロセス制御

Hielscher ultrasonicators can be remotely controlled via browser control. Sonication parameters can be monitored and adjusted precisely to the process requirements.徹底的な超音波処理設定は、徹底的な超音波処理がDNA、RNAおよびクロマチンを破壊することができるので重要であるが、不十分な超音波剪断は、あまりにも長いDNAおよびクロマチン断片をもたらす。ヒールシャーのデジタル超音波処理器は、簡単に正確な超音波処理パラメータに設定することができます。特定の超音波処理の設定は、同じ手順の高速繰り返しのためのプログラム設定として保存することができます。
すべての超音波処理は自動的にプロトコルされ、組み込みのSDカードにCSVファイルとして保存されます。これにより、実行された試験の正確な文書化が可能になり、簡単に超音波処理を実行する修正が可能になります。
ブラウザのリモコンを介して、すべてのデジタル超音波処理器は、任意の標準的なブラウザを介して操作し、監視することができます。LAN接続では非常に簡単なプラグアンドプレイのセットアップが可能なので、追加のソフトウェアのインストールは必要ありません。

超音波サンプル調製における最高のユーザー・フレンドリ性

すべてのヒールシャー超音波装置は、常に非常にユーザーフレンドリーで操作しやすい同時に、高性能超音波を提供するように設計されています。すべての設定は、色付きのタッチディスプレイやブラウザのリモコンを介して簡単にアクセスできる明確なメニューでよく構成されています。プログラム可能な設定と自動データ記録を備えたスマートソフトウェアは、信頼性が高く、再現可能な結果を得るための最適な超音波処理設定を保証します。清潔で使いやすいメニューインターフェイスは、ヒールシャー超音波装置をユーザーフレンドリーで効率的なデバイスに変えます。
以下の表は、DNAやRNAの断片化、細胞のリシス、タンパク質抽出などのサンプル調製作業に最適なラボ超音波処理器の処理能力を示しています。

デバイス パワー[W] タイプ 容積[ミリリットル]
UIP400MTP 400人 マイクロプレート用 6 – 3456ウェル
VialTweeter 200年 最大10のバイアルとクランプオンの可能性 00.5 – 1.5年
UP50H 50歳 プローブ型 00.01 – 250名
UP100H 100人 プローブ型 00.01 – 500名
Uf200ःトン 200年 プローブ型 00.1 – 1000年
UP200St 200年 プローブ型 00.1 – 1000年
UP400St 400人 プローブ型 5.0年 – 2000年
クホーン 200年 CupHorn、sonoreactor 10歳 – 200年
GDmini2 200年 汚染のないフローセル

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The VialTweeter is a MultiSample Ultraonicator that allows for reliable sample preparation under precisely controlled temperature conditions.

超音波マルチサンプル調製ユニット VialTweeter 最大10バイアルの同時超音波処理を可能にします。クランプオンデバイスVialPressを使用すると、最大4つの追加のチューブを前面に押し込み、激しい超音波処理を行うことができます。


ソトロードMTP-24-8-96は、マイクロティタープレートの井戸の超音波処理のための8つの超音波プローブを持っています。

ソトロードMTP-24-8-96は、マイクロティタープレートの井戸の超音波処理のための8つの超音波プローブを持っています。



文献 / 参考文献

知る価値のある事実

次世代シーケンシングとは何ですか?

次世代シーケンシング(NGS)、ハイスループットシーケンシング、第2世代シーケンシングは、数百万個の断片の非常に大量のDNAが同時に実行ごとに同時に配列される大規模な並列シーケンシングのアプローチを指します。
次世代シーケンシングを行うためには、(1)ライブラリ準備、(2)シーケンシング、(3)データ分析の3つの基本ステップを実行する必要があります。ライブラリーの調製中に、DNA鎖は特定の長さのDNA断片に断片化されなければならない。超音波処理は、DNAを断片化する好ましい技術の一つです。
DNAシーケンシングの過程で、DNA中のヌクレオチドの順序 – 核酸配列として知られている – 決定されます。.核酸配列は、アデニン、シトシン、グアニン、チミンの4塩基基から構成される – 情報のコード。
次世代シーケンシングは、ゲノム研究、がん研究、希少疾患や複雑性疾患の研究、微生物研究、アグリゲノミクス、その他多くの研究分野でDNAとRNAシーケンシングが頻繁に使用されているため、ライフサイエンスと個別化医療の研究を推進しています。

次世代シーケンシング対サンガーシーケンシング

次世代シーケンシング(NGS)では、大量のゲノムサンプルをシーケンスすることが可能ですが、サンガーシーケンシング(チェーン終了法または第一世代シーケンシングとも呼ばれます)は、小さなサンプル数をシーケンスする機能しか持っていません。サンガーシーケンシングは一度に1つのDNA断片のみを配列し、1日で達成することができます。サンガーシーケンシングは、その降順性のために、次世代シーケンシングによって得られた結果を検証するために使用されるゴールドスタンダード技術と考えられています。
サンガーシーケンシングは、約800bpの読み取り長さを達成します(通常、非濃縮DNAを有する500-600bp)。サンガーシーケンシングの長い読み取り長さは、特にゲノムの反復領域のシーケンシングの点で、他のシーケンシング方法よりも大きな利点を示します。短読配列データの課題は、特に新しいゲノム(de novo)のシーケンシングや、高度に再配置されたゲノムセグメント(通常は癌ゲノムで見られるゲノムまたは構造的変動を示す染色体の領域で見られるゲノムセグメント)のシーケンシングにおいて問題となります。[cp. モロゾワとマラ, 2008]


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

ヒールシャー超音波は、から高性能超音波ホモジナイザーを製造しています ラボ産業サイズ。