illumina NextSeq2000的變-配置與使用體驗的改進
本文轉自微信公眾號“基因Share”，作者馮寶省
4月25日下午觀看了illumina NextSeq2000的云發(fā)布會，峰值在線人數(shù)在1100人左右，所以熱度并不是太高，illumina幾位產品經理輪番上場介紹對應板塊內容其實并沒有給出太多有用的信息，但我聽完后，回過頭來再看手里僅有的官方宣傳彩頁，對于材料中強調的幾個“變”有更深的理解了，下面就簡單跟大家分享一下NextSeq2000這次的“變”。
第一，NextSeq2000采用了目前最高簇密度的流動槽（Flowcell）。說到簇密度，這可能是一個大家相對陌生的概念，其實就是流動槽每平方毫米可以生成了有效Cluster數(shù)量。
4種流動槽與apple watch（44mm）的體積對比
可能很多同學沒見過NextSeq500/550的芯片，這里我用手機拍了一張NovaSeq S4、NextSeq500（400M/130M）和HiSeqX的流動槽對比圖片，大家可以直觀的看到這4種芯片的大小，流動槽面積最小的是HiSeqX，但HiSeqX的單流動槽數(shù)據(jù)產量卻約是NextSeq500的8倍。其實這就是有效簇密度的差別導致的，我們根據(jù)illumina官方給出的數(shù)據(jù)來看，HiSeqX的流動槽有效簇密度為1310-1524k/mm2.而NextSeq500/550的僅為129-165k/mm2，這就是整除的10倍差距啊。
當然這種“簇密度飛躍”主要是因為從HiSeqX開始，illumina采用了全新的Patterned流動槽來代替“原始”的Random流動槽。那么問題來了，今天的主角NextSeq2000呢？發(fā)布會上illumina公布了這個驚人的數(shù)據(jù)——6250k/mm2！比NextSeq500/550整整提高了30-40倍。
雖然簇密度的水平如此恐怖，但目前illumina公布的P2和P3流動槽的數(shù)據(jù)產量卻只有400M和1000M Reads，那么這也就意味著P2和P3流動槽的體積非常非常�。ň唧w多小，我后續(xù)拿到P2/3流動槽實物給大家補圖，但肯定是要比HiSeqX的還要小幾圈，應該跟MiniSeq和MiSeq的相當）。
如此高密度的Cluster的熒光圖像采集就需要依托于更強大的光學系統(tǒng)，所以這次NextSeq2000使用了新型超高分辨率的光學系統(tǒng)來完成這項工作，同時，我們可以期待一下后續(xù)的P4或P1芯片的數(shù)據(jù)產量規(guī)格illumina將如何規(guī)劃。
第二、illumina在J.P.Morgan上公布的P2和P3流動槽單Gb試劑價格為$30/20.（NextSeq500/550為$55/40）這次價格的下降，高密度流動槽起到了關鍵作用。流動槽面積大大縮小這就意味著每個Cycle鋪滿流動槽所需要的試劑量減少，產出每Gb數(shù)據(jù)所需試劑量也大大降低，這將直接導致試劑成本的下降。
NextSeq500/550測序試劑三件套
第三，NextSeq2000采用了集成式卡盒設計。大家可能對于這一點還是比較陌生，我們還是以NextSeq500/550為例，它測序耗材分為三大部分，分別是流動槽、緩沖液試劑盒、測序試劑盒（見上圖），外加個儀器內置廢液收集桶，而NextSeq2000將這三大部分和廢液桶集成到一個僅飯盒大小的卡盒里面，云發(fā)布會上illumina介紹，文庫構建完成后無需變性直接加入到卡盒對應上樣孔中，然后將流動槽插入卡盒，推入測序儀試劑倉，最后點擊“Start”就可開始測序工作（見下圖操作流程，圖片來自YouTube相關視頻截圖）。
如果大家仍對于集成式卡盒的便捷性感知不強，那么我最后再補充一點，集成式卡盒意味著NextSeq2000采用全干式設計，每次測序完成后儀器無需使用純水、NaOH等溶液清洗泵閥（因為泵閥已經集成在了卡盒中），而是取出卡盒“直接丟掉”，當然對應的這種集成式卡盒的研發(fā)和生產成本也是極高的，所以illumina也在發(fā)布會上談到了卡盒回收循環(huán)利用的問題。
第四，NextSeq2000機載二級分析工具DRAGEN Bio-IT，這一點不再贅述，但發(fā)布會上illumina提到，用戶無需等待第一輪測序數(shù)據(jù)分析結束即可開始新的一輪測序工作，這也就意味著NextSeq2000內置服務器可以支持同時進行測序過程中的BaseCall和測序數(shù)據(jù)分析，這無疑使得生產效率進一步提高。
第五，NextSeq2000采用了改進的Two-Channel測序化學，將以前使用的紅綠熒光基團改成了波長更短的藍綠熒光基團，對應的激發(fā)光源從520nm/650nm調整為449nm/523nm，優(yōu)化后增強了簇亮度，減少通道串擾，提高信噪比。
以上幾點就是我個人認為illumina的NextSeq2000測序平臺相較于以前的臺式測序儀的“變”。
雖然它在測序速度、測序成本上并沒有給大家?guī)碜銐虻捏@喜，但很顯然，它的歷史使命并不在于此，這款采用全干設計集成式卡盒、超高簇密度流動槽和搭載了二級加速分析服務器的臺式測序儀將大大提升了終端用戶尤其是臨床終端用戶的使用體驗，這是基于MPS技術的高通量基因測序儀這種曾經高端復雜的科研儀器向簡潔易用的臨床診斷工具的進化之路上邁出的關鍵一步。
