Kaupallisten Covid-19- sekvensointijärjestelmien soveltuvuus Helsingin yliopiston Covid-19 tutkimusryhmän tarpeisiin

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Helsingin yliopiston covid-19 tutkimusryhmässä. Pyrkimyksenä oli löytää ryhmää parhaiten palveleva kaupallinen sekvensointiratkaisu. Työmenetelmänä oli etsiä tarjolla olevia ratkaisuja ja verrata niiden ominaisuuksia keskenään. Esille nousseita sekvensointimenetelmiä tarjoavia yrityksiä ovat esimerkiksi Thermo Fisher, Paragon, Nimagen, Qiagen, PacBio ja kolmea eri ratkaisua tarjoava New England Biolabs. Thermo Fisherin ja New England Biolabsin kerralla analysoitavien rinnakkaisnäytteiden määrät ovat pienemmät kuin muiden yritysten sekvensointiratkaisuissa. Paragon taas soveltuu niin pienille, kuin suurillekin näytemäärille, mutta standardiajoaika on varsin pitkä. NEBin ajoajat voivat vaihdella haluttujen toistojen määrän mukaan merkittävästi parista tunnista jopa vuorokauteen. Yksi valmistajien ilmoittama parametri on analyysiin tarvittavan näytteen määrä. Käytetyssä aineistossa tämä oli kuitenkin vaihtelevasti ilmoitettu joko massana tai tilavuutena, mikä teki suorasta vertailusta hankalaa. Massan ilmoittaneista tuotteista Thermo Fisherin ratkaisu vaikutti parhaimmalta 1–10 ng:n näytemäärillä. NEB:in Nanopore-ratkaisu käyttää <0,5 μl näytettä verrattuna yleisimmin esiintyvään 5–8 μl:n määriin. Samoin ratkaisujen tarkkuus ja kattavuus on ilmaistu materiaalissa vain osalla yrityksistä eikä niissä ollut merkittäviä eroja. Lähestymistavoista esiin nousee Illumina, jota käyttää puolet kahdeksasta ratkaisusta. Thermo Fisherin Qaigenin ja PacBion omien lähestymistapojen lisäksi käytössä oli MGI- ja Nanopore-sekvensointi Illuminan laaja käyttö tekee siitä mahdollisesti houkuttelevan lähestymistavan, koska siitä on runsaasti kokemusta. Aineistoa analysoitaessa voidaan havaita, että Paragonin tarjoama ratkaisu näyttäisi olevan paras ja monipuolisin. Se hyödyntää Illumina-lähestymistapaa. Jos näytemäärät ovat pieniä, kyseeseen tulee myös New England Biolabsin nanopore-lähestymistapaa hyödyntävä työkalu. Ennen hankintapäätöstä on vielä nykyistä tarkemmin selvitettävä työkalun tuleva käyttö ja sen asettamat vaatimukset.

The thesis work was conducted in the covid- 19 research group at the University of Helsinki. The aim was to find a commercial sequencing solution that would best serve the group. The working method was to search for available solutions and compare their features.

The sequencing companies that emerged include Thermo Fisher, Paragon, Nimagen, Qiagen, PacBio, as well as New England Biolabs that offers three different solutions. The number of replicate samples that can be analysed at one time in Thermo Fisher and New England Biolabs is lower than in the sequencing solutions offered by other companies. Paragon, on the other hand, is suitable for both small and large sample volumes, but has a relatively long standard run time. NEB's run times can vary significantly from a few hours to up to 24 hours, depending on the number of replicates required. One parameter reported by manufacturers is the minimum sample size required for analysis. However, in the data used, this was variably expressed either in mass or in volume, which made direct comparison difficult. Of the products that reported mass, Thermo Fisher's solution seemed to be the best for sample volumes of 1–10 ng. NEB's Nanopore solution uses <0.5 μl of sample compared to the 5–8 μl most encountered. Similarly, the accuracy and coverage of the solutions was expressed in the material by only a subset of companies and there were no significant differences. Of the approaches, Illumina stands out, used by half of the eight solutions. In addition to Thermo Fisher's Qaigen and PacBio's proprietary approaches, MGI and Nanopore sequencing were used, making Illumina's extensive use a potentially attractive approach given its wealth of experience.

Analysis of the data shows that the solution provided by Paragon appears to be the best and most versatile. It takes advantage of the Illumina approach. For small sample sizes, a tool using the nanopore approach from New England Biolabs could also be an option. The future use of the tool and its requirements need to be further clarified before a decision is taken to purchase it.