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2019年纳米孔的19个精彩回顾
01 January 2020
"尊敬的各位，
对于在Oxford Nanopore的我们来说，2019年又是至关重要的一年，我们一直对”成长“思考颇多——如何继续提高技术性能，提升高质量产品的产量，丰富应用领域类型？
我们并非只关注纳米孔这项技术本身，纳米孔社区科学家们的贡献对我们而言更为弥足珍贵。对你们给予的始终如一的反馈，开发的新工具和方法，相互之间的支持，我们衷心的表示感谢。
我们一如既往地致力于能够让任何人在任何地方分析任何生物。2019年，我们离目标更近了一步；2020年，相信我们将会向前迈进更大的步伐。希望你会喜欢我们这一年的19个精彩回顾。”
—Gordon Sanghera, CEO
1. 人类基因组尚不完整，但越来越好
在整个 2019 年，人类基因组的缺口一直在不断地被完善。5月，Mark Ebbert 研究小组（梅奥诊所）利用纳米孔长读长测序揭示了人类基因组中的“暗区和假基因”加州大学圣克鲁兹分校的Karen Miga 在其所参与的“端粒到端粒联盟小组”，通过纳米孔长读长完成了无间隙人类 X 染色体组装。而在这一年即将结束的时候，华盛顿大学的 Glennis Logsdon 完成了 8 号染色体的完整线性组装，并指出“我们正处于基因组学一个非常振奋人心的时代”。2020 年，我们期待看到更多的端粒到端粒组装。
2. 长至所长，短至所短
纳米孔以能够测序更长的DNA/RNA片段而被大家熟知，2018 年的 2.3Mb 超长片段测序的记录至今仍被保持。然而，纳米孔技术所测的是你所选择提供的片段长度，2019年的话题也转向了短片段的测序。5月，Jeroen de Ridder 博士（荷兰乌特勒支大学医学中心）介绍了使用纳米孔测序技术快速鉴定头颈癌中循环肿瘤 DNA（ctDNA）TP53 的方法和首次临床试验结果
在 2019 年纽约的 NCM 大会上，应用团队更新了我们有关短片段和超短片段 DNA 测序的更多信息，包括在 ctDNA 检测及使用短扩增子检测囊性纤维化相关突变的工作。
3. 意料之外的惊喜
自MinION问世之初，纳米孔社区的科学家们就一直在向我们展现便携式测序仪的所能和所及，这一路伴随了许多的惊喜。谁能猜想到， 2019年纳米孔社区科学家门的研究对象竟包括了红树林水母、科莫多巨蜥、非法转基因矮牵牛、绿鳍马面鱼、北极熊和古埃及墓葬。
4. 规模升级，升级，再升级
我们看到这一年里大家对纳米孔测序数据量的胃口从“美味佳肴”升级到了“饕餮盛宴”。
- 2019 年中时，PromethION48 单次运行生成 7.3Tb 的数据。
- 7 月，加州大学圣克鲁兹分校的 Kishwar Shafin 等人展示了他们如何利用 PromethION 在 9 天内完成了 11 个人类基因组测序。
- 即将步入 11 月时，冰岛 deCODE Genetics 发布完成对 1817 名冰岛个体的长读长基因组测序工作，这是长读长测序史上最大规模的研究。该研究鉴定出了 23111 名个体常染色体结构变异体（SV）中位数，使用大规模短读长测序时为大约 2-5000 个。
- 在 2019 年即将结束的时候，阿联酋阿布扎比卫生部宣布了最新的大规模人口基因组计划。该项目的第一阶段将使用 PromethION 测序 10 万个基因组，以提供人群项目中最全面的基因组数据。
我们看到越来越多的客户对使用纳米孔开展大规模测序非常感兴趣，并且不仅是人类基因组，PromethION 在大规模植物基因组测序项目上也开启了新篇章。
5. 最小测序芯片的到来
有时，即使是 MinION，也不足以小到能够满足生成极少的数据来完成你的生物学研究。3 月，我们推出了 Flongle，它是适用于小型测试和实时实验的更小型测序芯片。为了满足市场上激增的 Flongle 需求，我们还在 2019 年底加大了生产规模。
到目前为止，Flongle已被用于快速检测基因融合，研究癌症细胞系的结构变异和甲基化：，以及肠道病毒的基因表型等。
我们非常期待看到在 2020 年 Flongle 将会被如何使用，而又被应用于哪些研究领域。
6. 环境可持续发展材料做成的纳米孔吉祥物
当我们开始使用 WoolCool 公司利用绵羊毛制成的可持续包装材料来运输冷藏试剂盒时，我们并不认为它会另辟一番新天地。然而在宾夕法尼亚大学的 Van Tyne 实验室，一位科学家使用它制作了下图可爱的小圣诞老鼠。
7. 产能规模升级：高科技新工厂——是不是很眼熟？
7 月，我们在英国牛津的一个全新高科技工厂实现首批生产。开设一个全新的自动化工厂需要多年的筹划，需要完成新的自动化及团队的设计和测试。这个工厂在未来 4 年内将有能力制造出超过每年 100 万张测序芯片。
Gordon 希望团队能将这个新工厂建成MinION测序仪的外观，于是团队就建了一个大 MinION！
8. 纳米孔单细胞转录组测序
2019年，单细胞研究非常引人注目，纳米孔社区的科学家们也在探索着这个领域。11 月，威尔康奈尔学院展示了如何结合纳米孔测序和UMIs高精度检测单细胞转录组中的异构体。同样，Roger Volden（加州大学圣克鲁兹分校）展示了他和团队如何在多个单细胞 cDNA 测序实现高单分子准确度。敬请关注元旦后发布的完整演讲视频。
9. 3D DNA
和线性 DNA 一样，DNA 在 3D 空间中的相互作用同样具有重要的生物学意义。11 月，我们的应用团队发布了 Pore-C：通过结合染色质构象捕获和纳米孔长读长来揭示这一点。该技术还可以显著改善组装。Pore-C 由应用团队与 Imielinski 实验室（威尔康奈尔学院）合作开发。
10. 现在让我们来换个全新的口味：#TetrisChallenge
你有没有想过纳米孔测序实验室是什么组成的？Daphne Ho h博士（Sen-Lin Tang Microbial La；汤森林微生物实验室）和他的团队向我们展示了他们实验室的俄罗斯方块挑战赛 #TetrisChallenge：由 GridION、移液管、潜水员等等组成的“方块“，从山峦到海洋，使用Nanopore 探索生物多样性和它们的基因组特点。
11. 直击目标：CRISPR / Cas9 加入纳米孔测序
当对整个基因组进行测序不切实际时，挑选感兴趣的 DNA 区域进行更大覆盖度的测序可以节省时间和成本。2019 年，研究人员一直在使用无需 PCR 的 CRISPR / Cas9 靶向富集法来实现这一点。该方法可以从较大的样品中剪切出长靶片段并进行测序，无需牺牲读长长度。
例如，Christina Stangl 博士（UMC Utrecht）及其团队已使用该方法对融合基因进行了准确、无偏倚的检测（doi: https://doi.org/10.1101/807545）；Shruti Iyer 博士（冷泉港实验室和斯托尼布鲁克大学）则使用它对 BRCA1 进行了一次完整的端到端测序……类似的例子还有更多。
12. 任何事物，任何人，任何地方
在整个 2019 年间，包括在资源匮乏的环境中以及实验室范围之外，纳米孔社区的测序地点在世界范围内不断地增加。
结合实地基础设施进行纳米孔测序的技术已经走向成熟。纳米孔测序最早的实地应用场景之一是2015年的埃博拉病毒爆发现场；在 2019 年，继最新一次的埃博拉病毒疫情之后，ARTIC网络与当地组织合作，对刚果民主共和国的埃博拉病毒进行了检测；
木薯病毒行动项目的 Charles Kayuki 和 Laura Boykin 展示了纳米孔测序如何帮助东非农民抵抗农作物病患；研究者们还开发了 MARPLE——一种检测植物真菌病原体的移动实验室，可用于即时监测植物病害。在 NCM 2019 大会上，圣保罗大学的 Louise Cerdeira 还为我们更新了他开发的一种低成本的太阳能纳米孔读长分析工具。
在考虑“任何人”的目标的时候，我们尝试开发尽可能简单的工作流程，并尽可能将成本降至最低准入要求。然而，我们也需要考虑使那些不具备广泛生物信息学知识的生物学者们能够从纳米孔测序中获得有用的结果，最终我们希望达到的是即使没有任何技术背景也能够在任何地方分析任何生物。为了解决生物信息学的问题，在 2019 年我们提供了大量的纳米孔数据分析培训材料。我们还补充完善了分析流程创建工具，确保你可以在实验中正确的使用这些工作流程。
13. 当置身于极地冰盖时，如何保持测序芯片的温度？
这无疑要将目光望向 Glen Gowers 带领的大师班了，Glen 和他的团队在《Gene》杂志发表了由太阳能供能的DNA测序。他们使用 MinION 和野外测序试剂盒对欧洲最大的冰盖、位于冰岛东南部的瓦特纳冰川（Vatnajökull）微生物进行现场分析，并通过滑雪板和雪橇运输了他们所需的一切设备。
14. 更多的、越来越多的发表刊物
祝贺2019年所有成功发表研究工作的科学家们！正是因为你们的工作范围不断扩大和深入，新的研究广度不断延伸，截至目前，纳米孔测序的发表文章已超过650篇，在2019年11月的一个周内更是达到了21篇文章的最高峰。
15. 超越标准碱基
用纳米孔对天然 DNA（或 RNA）进行测序意味着你可以获得超过标准的A、T（或U）、C、G碱基以外的信息。7 月，甲基化检测被整合到纳米孔碱基识别软件中，无需额外制备过程即可在DNA测序的同时揭示碱基修饰。2020 年，请随时关注在 RNA 修饰识别上的进展，以及随之将提升的 DNA 修饰检测能力。
16. 一棵巨树和破纪录的 scaffold 组装
组装一颗巨型大树的巨型基因组意味着有一些测序记录难免要被打破。在 2019 年的纳米孔科研团体大会上，美国约翰·霍普金斯大学的 Steven Salzburg 展示了他和团队如何使用纳米孔长读长成功组装 8.2 Gb 的巨型红杉基因组，该组装中包括了一个庞大的 985 Mb 的 scaffold：“这是有史以来针对任何基因组组装生成的最大的 scaffold。除非拥有更大的基因组，否则任何人都无法打破这一记录。”
是否听起来更像是对 2020 年的挑战？
17. 全方位连接的测序设备
如果你计划想要在任何地方都能够测序，那么在一台连接设备中拥有所需要的一切——屏幕、计算和测序仪会很有用。 11 月，我们向早期用户发布了首批 MinION Mk1C 仪器。首批仪器到达时，来自荷兰著名学府瓦赫宁根大学及研究中心的 Reindert Nijland 博士和 Keygene 的 Alexander Wittenberg 分享了他们的拆箱视频，紧接着便马上开始了测序，从拆箱到测序仅用了四个小时。
18. 准确的检测，但速度更快，且信息更多
2019 年，对于纳米孔社区的临床应用开发者而言，拉近患者和能够与金标准相匹敌（甚至更好）的检测之间的距离将变得越来越普遍。归功于来自全球才华横溢的纳米孔用户团队以及他们手中 MinION 测序仪的能力，如今，在治疗选择关键的3天内在完整范围内检测导致白血病的基因融合、SNV、CNVS、插入缺失和 SV 已成为现实。
- 美国俄亥俄州立大学的研究人员开发了一种快速的单分子纳米孔测序测定法，可以在几个小时内分析急性髓性白血病患者的血样中可用于临床的指标和预后指标。使用MinION测序的白血病研究快速检测方法
- FUDGE——CRISPR/Cas9 和长读长纳米孔测序的快速融合基因检测方法。欧洲癌症研究协会10大癌症研究论文：纳米孔融合基因检测
- 通过纳米孔测序诊断慢性淋巴细胞性白血病基因组
- 不甘落后肿瘤学家，来自高产的诺维奇（Norwich）的两篇具有颠覆性的论文改变了比赛规则，掀起了一场针对呼吸道和肠道感染的即日检测和抗微生物抗药性（AMR）检测的革命。
我们期待更多对我们的新Q系列产品的讨论，该系列在2020将尤其适合那些置身于监管环境中的研究者！
19 我们要感谢您在这激动人心又异常忙碌的一年里的支持！
祝愿您假期愉快， 2020年将会是充实忙碌的一年！