Automatisering van NGS processen Ewart de Bruijn Hubrecht Institute
Wie zijn we • De Cuppen groep op het Hubrecht Instituut • De Cuppen groep houdt zich bezig met het ontdekken en in kaart brengen van de variaties die in DNA zitten. Vervolgens worden deze onderzocht • Genetisch onderzoek wordt gedreven door technologie. Er wordt continue in nieuwe technologie geïnvesteerd om het onderzoek optimaal te faciliteren en unieke mogelijkheden te creëren
Sinds 2000 www.hubrecht.eu
Vanaf 2014
Wat is NGS • NGS is een afkorting voor Next Generation Sequencing (Nieuwe Generatie Sequencing) • Sequencing staat voor het aflezen van de volgorde van DNA bouwstenen • De bewezen standaard methode voor sequencing is Sanger sequencing (1977) • Sinds 2005 zijn er nieuwe technieken (NGS) op de markt gekomen die sneller en goedkoper sequencen • 2012 wordt het jaar waarbij het gehele DNA van een mens (3 miljard DNA letters) binnen 24 uur gesequenced kan worden voor minder dan 1000 euro (aan chemicalien) • Dit levert per individu enige miljoenen DNA verschillen op
Wat is de potentie van NGS Veel ziektes en ziektegevoeligheden hebben een genetische basis Door middel van DNA sequencing kunnen deze defecten opgespoord worden Hierdoor is het mogelijk om gericht een klinische behandeling of preventie op de patient af te stemmen Theoretisch is het potentieel dus groot, maar van veel variatie in ons erfelijk materiaal weten we nog niet goed wat het doet of wat voor consequenties het heeft Het onderzoek in de Cuppen groep richt zich op het systematisch begrijpen van DNA verschillen in ons erfelijk materiaal
Het lab proces van NGS 1 1) 2) 3) 4)
Isoleren van het gDNA Opwerken van het DNA Prepareren van een flowchip Laden en runnen van het apparaat
2
3
4
?
Waarom automatiseren Het opwerken van je DNA sample is een bewerkelijke procedure waarbij details de kwaliteit bepalen van de daaruit vloeiende data en conclusies. Eisen die gesteld worden aan dit opwerkingsprocess: •Hoge kwaliteit •Repetitief Manueel onmogelijk •Robuust •Goedkoop •Flexibel/veelzijdig Automatisering van deze procedure is dus gewenst en moet aan deze eisen voldoen. Doordat je gebruik gaat maken van een robot komen er aanvullende behoeftes bij: •Mogelijkheden tot integratie (andere) hardware en LIMS •Service en support voor doorontwikkeling •Langdurige verbintenis •Kosten efficient
Huidige samenwerking Doel Het ontwikkelen van nieuwe geautomatiseerde toepassingen NGS experimenten Bijdrage’s Beckman Coulter stelt apparatuur beschikbaar en levert product en applicatie support Life technologies geeft toegang tot de laatste ontwikkelingen d.m.v. protocollen en reagentia Hubrecht Instituut levert intellectuele input van NGS en voert de daadwerkelijke experimenten uit
Wat is er bereikt Standaard DNA opwerken voor NGS werkt en wordt nog steeds doorontwikkeld •Voldoet aan alle eerder genoemde eisen •Nieuwe protocollen •Nieuwe modules •Toevoegen van meer toepassingen Het opwerken van DNA voor Sanger sequencen •Bestaande bewezen technieken en in house protocollen werken op de biomek
Beckman Coulter Biomek FXp
Standaard methode NGS Standaard methode van het opwerken van DNA voor NGS
Shear DNA
End repair
Adapter
Nick translation
ligation
Amplification
AMPURE XP
Quantification Size selection
normalization
Layout Biomek FXP Standaard methode van het opwerken van DNA voor NGS
Resultaten Standaard methode van het opwerken van DNA voor NGS
Wat willen we nog doen Bestaande toepassingen doorontwikkelen •Volledig interventieloos/overnacht •Flexibiliteit binnen 1 applicatie/programma – starthoeveelheid DNA – subprocessen optioneel maken Meerdere toepassingen automatiseren •RNA sample preparatie •Sample preparatie protocol voor het ontdekken van structurele variaties in DNA •Verrijking voor specifieke gebieden in het DNA
Met dank aan
Raymond van den Bergh Vincent Veenbergen
