sequencing by synthesis(SBS) 이력

Illumina 기기를 작동시키는 차세대 시퀀싱 기술의 진화

Illumina 시퀀싱의 역사

Cambridge University의 화학과에서 “비현실적인” 연구로 시작되어 Illumina 시퀀싱 기기의 기초인 혁신적인 sequencing by synthesis(SBS) 기술로 발전했습니다.

시퀀싱 기술 비디오
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시행 중인 SBS 기술 보기.

1990년대 중반, 케임브리지의 과학자인 Shankar Balasubramanian 박사와 David Klenerman 박사는 표면에 고정된 DNA를 합성하면서 형광 표지된 뉴클레오티드를 사용하여 단일 분자 수준에서 중합효소의 움직임을 관찰하고 있었습니다.

Cambridge 과학자들이 인간 유전체의 첫 번째 초안에 기여한 것과 Alexander Todd, James Watson, Francis Crick, Fred Sanger의 풍부한 DNA 연구 역사는 Balasubramanian 박사와 Klenerman 박사가 DNA 시퀀싱하는 데 이 접근법을 어떻게 사용할 수 있는지 이론을 제시하는 부분에 영감을 주었습니다.

1997년 여름에 연구실과 현지 술집에서 일련의 창의적인 토론을 하면서 클론 어레이의 사용과 가역적 종굘자에 의한 고체상 시퀀싱을 사용한 쇼트 리드의 대규모 병렬형 시퀀싱에 관한 아이디어가 생겨났습니다.

이 기술은 이후 sequencing by synthesis 또는 SBS으로 불렸습니다. 이는 혁신적인 DNA 시퀀싱 접근법의 기초가 되었습니다.

Balasubramanian과 Klenerman은 벤처 캐피털 회사인 Abingworth Management에 접근하여 1998년 Solexa를 설립하기 위한 초기 시드 자금을 확보했습니다. 초기 연구 개발 작업은 2000년까지 Cambridge 화학과에서 수행되었으며, 이 때 Solexa의 기업 시설은 Chesterford Research Park에 설립되었습니다.

2001년, Solexa 팀의 연구 진행 상황은 Series A 자금에서 1,200만 파운드를 유치하여 관리팀을 구축할 수 있었습니다. 3년 후 Solexa는 Manteia로부터 분자 클러스터링 기술을 인수했습니다. 단일 DNA 분자를 클러스터로 증폭하여 유전자 검출의 충실도와 정확성이 향상되면서 더 강력한 신호 생성을 통해 시스템 광학의 비용을 절감했습니다.

Solexa 팀은 생어가 자신의 방법을 사용하여 먼저 시퀀싱한 것과 동일한 유전체인 박테리오파지 phiX-174의 완전한 유전체를 시퀀싱했습니다, 그러나 SBS 기술은 훨씬 더 많은 시퀀싱 데이터를 생성하여 한 번의 런에서 3백만 개 이상의 염기를 제공했습니다.

2005년, Solexa는 역합병을 통해 기기 회사 Lynx Therapeutics를 인수하여 영국 Chesterford와 캘리포니아 Hayward에 사무소를 둔 국제적인 상장기업(NASDAQ)이 되었습니다. Hayward에 기반을 둔 엔지니어링 및 소프트웨어 생산 팀은 성공적인 Solexa 프로토타입을 상용 시퀀싱 기기로 변환하는 작업에 즉시 착수했습니다.

최초의 Solexa 시퀀서인 Genome Analyzer는 2006년에 출시되었으며 과학자들이 한 번의 런에서 1기가베이스(Gb)의 데이터를 시퀀싱할 수 있는 성능을 제공했습니다.

Solexa는 2007년 초에 Illumina에 인수되었습니다. 그 사이 몇 년 동안 수많은 미생물, 식물, 인간 및 동물 유전체가 이 기술로 시퀀싱되었습니다. 차세대 시퀀싱(NGS) 데이터 아웃풋은 무어의 법칙을 능가하는 속도로 매년 두 배 이상 증가했습니다.

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2007년부터 2017년까지 Illumina 시퀀싱의 혁신과 발전을 살펴보세요.

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개선 및 최적화를 통해 최신 세대의 Illumina SBS 기술 기반 기기는 런당 여러 테라베이스(Tb)의 데이터를 생성할 수 있습니다. 시퀀싱 데이터를 생성하는 능력이 이렇게 크게 증가하면서 과학자들은 몇 시간 또는 며칠 내에 아이디어에서 데이터로 빠르게 옮길 수 있습니다. 이제 막 이 기술의 강점을 활용하기 시작했습니다.

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