Ligation sequencing gDNA V14 — reduced representation methylation sequencing (RRMS) (SQK-LSK114)


概要

For Research Use Only.

Document version: RRMS_9180_v114_revK_13Dec2024

1. Overview of the protocol

重要

Adaptive sampling in Kit 14 chemistry

While using Kit 14 chemistry, this workflow has been optimised to enrich specific regions of interest (ROIs) with Adaptive sampling rather than duplex basecalling, ensuring highest output and the best sequencing results.

For more background information about designing an adaptive sampling experiment, please refer to the Adaptive sampling best practice document: Adaptive sampling best practice

Reduced representation methylation sequencing (RRMS)

Nanopore sequencing enables direct detection of methylated cytosines (e.g., at CpG sites), without the need for bisulphite conversion. CpG sites frequently occur in high density clusters called CpG islands (CGI) and most of vertebrate genes have their promoters embedded within CGIs.

Changes in methylation patterns within promoters is associated with changes in gene expression and disease states such as cancer: exploring methylation differences between tumour samples and normal samples can help to uncover mechanisms associated with tumour formation and development.

Adaptive sampling (AS) offers a fast, flexible and precise method to enrich for regions of interest (e.g. CGIs) by depleting off-target regions during sequencing itself with no requirement for upfront sample manipulation.

To read more about how the method works, and how it compares to other techniques for analysing methylation (e.g. EPIC arrays, bisulfite), please see our Introduction to Reduced-Representation Methylation Sequencing.

RRMS can be deployed on MinION Mk1B/Mk1D, GridION and PromethION P2S, P24 and P48 platforms.

When running on MinION/GridION, we recommend running a single sample per flow cell using our this protocol.

Alternatively, it is possible to multiplex up to 4 samples on a single PromethION flow cell, using our Ligation sequencing gDNA V14 - reduced representation methylation multiplex sequencing (RRMS) (SQK-NBD114.24) protocol.

Human sample sequencing

The RRMS protocol enables users to target 310 Mb of the human genome which are highly enriched for CpGs including all annotated CpG islands, shores, shelves and >90% of promoter regions (100% of promoter with more than 4 CpGs). As well as other rich CpG regions in the genome. The total number of CpG sites in the .bed file is 7.18 million.

For benchmarking purposes, we performed RRMS on five replicates of a metastatic melanoma cell line and its normal pair for a male individual (COLO829/COLO829_BL) and a triple negative breast cancer cell-line pair (HCC1395/HCC1935_BL). Each sample was run on a single MinION flow cell. RRMS resulted in high-confidence methylation calls (>10 overlapping reads) for 7.3-8.5 million CpGs per sample.

For comparison, we also performed Reduced Representation Bisulphite Sequencing (RRBS), which typically yields 1.7–2.5 high confidence calls per sample. More information on this comparison can be accessed in our RRMS performance document and poster.

Mouse sample sequencing

The RRMS protocol and a new .bed file have also been developed to target 308 Mb of the mouse genome, covering 100% of CpG island and promoter regions; as well as other rich CpG regions in the genome.

The performance of RRMS for mouse samples was characterised on replicates of a blastocyst-derived, embryonic stem cell line (ES-E14TG2a) and a leukemia cell-line (BALB/c AMuLV A.3R.1). A non-RRMS library was also run as a control. Each sample was run on a single MinION flow cell: RRMS resulted in high-confidence methylation calls (>10X reads per site) for 5.0–5.8 million CpGs per sample in the mouse genome, compared to ~400,000 CpGs in the control library.

Alternative vertebrate genomes could be sequenced using the RRMS protocol and a bespoke .bed file.
However, please note Oxford Nanopore Technologies has only validated this method using human and mouse samples.

Introduction to the DNA extraction and ligation sequencing protocol for RRMS

This protocol describes how to carry out DNA extraction and reduced representation methylation sequencing (RRMS) using the Ligation Sequencing Kit V14 (SQK-LSK114) and the Adaptive Sampling feature in MinKNOW.

Steps in the sequencing workflow:

Prepare for your experiment

You will need to:

  • Extract your DNA, fragment it using the Covaris g-TUBE, and check its length, quantity and purity. The quality checks performed during the protocol are essential in ensuring experimental success.
  • Ensure you have your sequencing kit, the correct equipment and third-party reagents
  • Download the software for acquiring and analysing your data
  • Ensure that you have the correct .bed file for Adaptive Sampling
  • Check your flow cell to ensure it has enough pores for a good sequencing run

Library preparation

The table below is an overview of the steps required in the library preparation, including timings and optional stopping points.

Library preparation Process Time Stop option
DNA repair and end-prep Repair the fragmented DNA and prepare the DNA ends for adapter attachment 35 minutes 4°C overnight
Adapter ligation and clean-up Attach the sequencing adapters to the DNA ends 30 minutes 4°C short-term storage or for repeated use, such as re-loading your flow cell
-80°C for single-use, long-term storage.
We strongly recommend sequencing your library as soon as it is adapted.
Priming and loading the flow cell Prime the flow cell and load the prepared library for sequencing 5 minutes

2022-06-16 RRMS workflow v1

Sequencing and analysis

You will need to:

  • Start a sequencing run using the MinKNOW software, which will collect raw data from the device and convert it into basecalled reads. While configuring the run, turn on the Adaptive Sampling setting and import a pre-prepared .bed file with your regions of interest, along with a FASTA reference file.
  • Sequence the sample for a total of 96 hours, with two flow cell washes when the available pore count drops to around 40% of the starting pore count (typically after ~24 hours and the second time after ~48 hours).
  • Use Dorado to call modified bases, for more information please refer to the Dorado github page.
  • Use the commands recommended at the end of this protocol to aggregate the modified bases and perform CpG island annotation.
重要

Compatibility of this protocol

This protocol should only be used in combination with:

  • Ligation Sequencing Kit V14 (SQK-LSK114)
  • R10.4.1 flow cells (FLO-MIN114)
  • Flow Cell Wash Kit (EXP-WSH004)

2. Equipment and consumables

材料
  • 2 μg extracted genomic DNA (e.g. from cell culture or tissue sample)
  • Ligation Sequencing Kit V14 (SQK-LSK114)
  • Flow Cell Wash Kit (EXP-WSH004)

消耗品
  • NEBNext® Companion Module v2、Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing用 (NEB, E7672S or E7672L)
  • ヌクレアーゼフリー水で用事調整した 80% エタノール溶液
  • Nuclease-free water (e.g. ThermoFisher, AM9937)
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes
  • 0.2 ml 薄壁のPCRチューブ
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • Qubit dsDNA HS Assay Kit (Invitrogen, Q32851)
  • Bovine Serum Albumin (BSA) (50 mg/ml) (e.g Invitrogen™ UltraPure™ BSA 50 mg/ml, AM2616)

装置
  • Hula mixer(緩やかに回転するミキサー)
  • 1.5 mlエッペンドルフチューブに最適のマグネット式ラック
  • 小型遠心機
  • ボルテックスミキサー
  • サーマルサイクラー
  • P1000 ピペット及びチップ
  • P200 ピペットとチップ
  • P100 ピペットとチップ
  • P20 ピペットとチップ
  • P10 ピペットとチップ
  • P2 ピペットとチップ
  • アイスバケツ(氷入り)
  • タイマー
オプション装置
  • Agilent Bioanalyzer (or equivalent)
  • Qubit fluorometer (or equivalent for QC check)
  • Eppendorf 5424 centrifuge (or equivalent)

After performing DNA extraction and DNA fragmentation, you will need 2 µg genomic DNA to take forward into the library preparation.

インプットDNA

インプットDNAのQC方法

インプットDNAの量と品質の要件を満たすことが重要です。DNAの使用量が少なすぎたり多すぎたり、あるいは品質の低いDNA(例としてDNAが非常に断片化されていたり、RNAや化学汚染物質が含まれている場合など)を使用すると、ライブラリーの調製に影響を及ぼす可能性があります。

DNAサンプルの品質管理の方法については、Input DNA/RNA QC protocolのプロトコルをご覧ください。

コンタミネーション

DNAの抽出する方法によっては、精製DNAに特定の化学汚染物質が残留する可能性があり、ライブラリ調製の効率やシークエンシングの品質に影響を及ぼす可能性があります。コンタミネーションについての詳細は、コミュニティーの Contaminants page をご覧ください。

Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing用のNEBNext® Companion Module v2

NEBNext® Companion Module v2 for Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing (catalogue number E7672S or E7672L), を購入されることをお勧めします。この商品にはLigation Sequencing Kitで使用するために必要なすべてのNEB試薬が含まれています。

旧バージョンのNEBNext® Companion Module for Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing (NEB, E7180S or E7180L)と互換性がありますが、新しい「モジュールv2」では、FFPEv2 DNA Repair BufferとSalt-T4 DNA Ligaseにより、より効率的なdA-tailingとligationが可能になりました。v2モジュールを使用すると、サンプルあたりのコストを削減できます。

(注: アンプリコンのプロトコールについては、NEBNext FFPE DNA Repair Mixをお買い求めいただくことも可能ですが、試薬を別途でお買い求めいただく方がコスト的に有利です。

サードパーティー試薬

このプロトコールで使用されているすべてのサードパーティー試薬は、当社が検証し、使用を推奨しているものです。Oxford Nanopore Technologiesでは、それ以外の試薬を用いたテストは行っていません。

すべてのサードパーティ製試薬については、製造元の指示に従って使用の準備をすることをお勧めします。

フローセルのチェックをしてください

シークエンシング実験を開始する前に、フローセルのポアの数を確認することを強くお勧めします。このフローセルの確認は、MinION/GridION/PromethIONの場合は代理店への到着から12週間以内に行ってください。またはFlongle Flow Cellの場合は代理店への到着から4週間以内に行う必要があります。Oxford Nanopore Technologiesは、フローセルチェックの実施から2日以内に結果が報告され、推奨される保管方法に従っていた場合に、以下の表に記載されているナノポアの有効数に満たさない場合には、フローセルを交換します。 フローセルのチェックを行うには、Flow Cell Check documentの指示に従ってください。

Flow cell 保証する最小有効ポア数(以下の数未満のフローセルが交換対象となります)
Flongle Flow Cell 50
MinION/GridION Flow Cell 800
PromethION Flow Cell 5000
重要

ライゲーションアダプター(LA)のライゲーション効率を高めるため、NEBNext Quick Ligation Module に付属しているリガーゼバッファーではなく、Ligation Sequencing Kit V14 に付属のライゲーションバッファー(LNB)のご使用を強くお勧めします。

重要

本キットおよびプロトコールに含まれるライゲーションアダプター(LA)は、他のシークエンシングアダプターとの互換性はありません。

Ligation Sequencing Kit V14 (SQK-LSK114) のコンテンツ

(注: 現在のキットの容器を変更しています。今までは実験毎に使い捨てのシングルユーズチューブを使用していましたが、バッファー単位のボトル容器に変更しています。

シングルユースチューブの場合: SQK-LSK114 v2

ボトル容器の場合: SQK-LSK114 v3

(注: 本製品には、Beckman Coulter、Inc.製のAMPure XP試薬が含まれており、試薬の安定性を損なうことなくキットと共に-20 ° Cで保存することができます。

(注: DNA Control Sample(DCS)は3.6kbのアンプリコンで、Lambda genomeの3'末端をマッピングしたプレップコントロールです。

3. .bed file

Download the .bed file from the Adaptive Sampling catalogue.

The Adaptive Sampling catalogue provides a way for both the Oxford Nanopore team and Community members to share .bed files with genomic target regions used for Adaptive Sampling experiments. The .bed files along with a reference genome can be uploaded into MinKNOW.

For human genome RRMS experiments, download the Human reduced representation methylation sequencing (RRMS) file.

For mouse genome RRMS experiments, download the Mouse reduced representation methylation sequencing (RRMS) file.

(Optional): For alternative vertebrate genomes, please use a bespoke .bed file for the desired organism.

4. DNA extraction

材料
  • 5 x 10^6 cells

消耗品
  • Puregene Cell Kit (QIAGEN, 158043)
  • Freshly prepared 70% ethanol in nuclease-free water
  • TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) (Fisher scientific, 10224683)
  • 1 x Phosphate-buffered saline (PBS)
  • Isopropanol
  • Qubit dsDNA HS Assay Kit (ThermoFisher, cat # Q32851)
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • 15 ml Falcon tubes
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes

装置
  • Centrifuge and rotor suitable for 15 ml Falcon tubes
  • Incubator or water bath set at 37°C and 50°C
  • ボルテックスミキサー
  • Inoculation loop or disposable tweezers for spooling DNA
  • Wide-bore pipette tips
  • P1000 pipette and tips
  • P200 pipette and tips
  • P100 pipette and tips
  • P20 pipette and tips
  • Qubit fluorometer (or equivalent for QC check)

Extraction from cultured cell lines:

Extract DNA from your sample(s) using one of our recommended extraction protocols.

For the benchmarking of this method, the Oxford Nanopore team extracted DNA from ~5 million cells using the protocol: Human cell line DNA – QIAGEN Puregene Cell Kit. The steps for this method are outlined below.
Note: this method is also suitable for mouse cell line DNA.

We also offer multiple mammalian sample extraction protocols, which you can use for other sample types.

Harvest and pellet 5 x 10^6 cells by centrifugation at 300 x g for 3 minutes. If any liquid remains associated with the pellet, spin down the cells again and aspirate the remaining supernatant.

Add 200 µl of 1x PBS to the pelleted cells and centrifuge at 300 x g for 3 minutes. Aspirate and discard the supernatant.

Add 2 ml of Cell Lysis Solution to the washed cell pellet. Using a wide-bore pipette tip, resuspend the cells and transfer them to a 15 ml Falcon tube. If clumps of cells remain, gently invert the tube.

Incubate the sample at 37°C for 30 minutes.

Add 700 µl of the Protein Precipitation Solution to the lysed cells and mix by vortexing for three pulses of 5 seconds.

Centrifuge the sample at 2000 x g for 5 minutes.

Transfer the supernatant to a new tube and add 2.5 ml of room temperature isopropanol. Discard the pellet.

Mix by gently inverting the tube 50 times.

Spool the DNA using an inoculation loop or disposable tweezers.

Dip the spooled DNA in an Eppendorf tube containing 70% cold ethanol.

Remove the inoculation loop or tweezers with the spooled DNA from the ethanol tube, and allow it to air-dry for a few seconds.

Dip the DNA in a 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube containing 250 µl TE (1 mM EDTA, pH 8.0) and allow the DNA to gently dislodge from the loop/tweezers.

Incubate the DNA pellet for 2 hours at 50°C, occasionally mixing the tube contents by gentle inversion.

Note: The pellet may take some time to dissolve, so ensure the solution is homogenous before quantifying.

Quantify 1 µl of each eluted sample using a Qubit fluorometer.

最終ステップ

Take forward 2 µg of extracted gDNA, for each sample, into the fragmentation of extracted DNA stage of the protcol.

5. DNA fragmentation

材料
  • 2 µg of extracted gDNA (from previous step)

消耗品
  • g-TUBE™ (Covaris, 520079)
  • TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) (Fisher scientific, 10224683)
  • Qubit dsDNA BR Assay Kit (Invitrogen, Q32850)
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes

装置
  • Eppendorf 5424 centrifuge (or equivalent)
  • P1000 pipette and tips
  • P200 pipette and tips
  • P100 pipette and tips
  • P20 pipette and tips
  • P2 pipette and tips
  • Qubit fluorometer (or equivalent for QC check)
オプション装置
  • Agilent Femto Pulse System (or equivalent for read length QC)

Fragmentation of extracted DNA using Covaris g-Tube:

To prepare fragmented gDNA for the library prep protocol, mechanical fragmentation is performed using a g-TUBE (Covaris) to shear DNA to a fragment length of approximately 6kb.

Prepare the DNA in TE buffer:

  1. Ensure you have 2 µg of extracted gDNA from the sample extraction, and transfer this into a 1.5 ml Eppendorf tube.
  2. Adjust the volume to 50 μl with TE buffer.
  3. Mix thoroughly by pipetting up and down.
  4. Spin down briefly in a microfuge.

Load the 50 µl of the sample into the top of the g-TUBE. Screw the cap firmly and centrifuge at 11,000 rpm (~11,300 RCF) for 30 seconds.

After centrifugation, spin the tube again at 11,000 rpm (~11,300 RCF) for 10 seconds to ensure complete passage of all gDNA through the constriction.

Visually inspect to confirm the entire sample has passed through the upper chamber to the lower chamber of the g-TUBE.

Invert the g-TUBE and spin it again at the same speed and duration as above: 11,000rpm (~11,300 RCF) for 30 seconds.

Repeat the centrifugation at 11,000 rpm (~11,300 RCF) for 10 seconds to ensure thorough passage of all gDNA through the constriction.

Unscrew the tube body, leaving the screw-cap containing the sample. Retrieve the sample from the g-TUBE screw-cap and transfer it into a clean 1.5 ml Eppendof tube.

Quantify 1 µl of the fragmented gDNA using the Qubit dsDNA Broad Range Assay Kit.

Sample concentration after g-TUBE shearing, is expected to be within the range of 25–35 ng/µl.

オプショナルステップ

The fragmented gDNA should also be assessed using Femto-Pulse (Agilent) to evaluate the size and quality of the DNA.

gDNA fragmentation femtopulse graph RRMS SVG

Example DNA fragment distribution after g-tube fragmentation, analysed using an Agilent 165 kb Femto-Pulse Assay. Note the single prominent peak ~6 kb.

最終ステップ

Take forward 2 µg of fragmented gDNA in 48 µl, for each sample, into the library preparation section of the protcol.

6. DNA repair and end-prep

材料
  • gDNA in 48 μl nuclease-free water
  • AMPure XP Beads (AXP)

消耗品
  • NEBNext® FFPE DNA Repair Mix (M6630) from the NEBNext® Companion Module v2 (NEB, E7672S or E7672L)
  • NEBNext® Ultra II End Prep Enzyme Mix (E7646) from the NEBNext® Companion Module v2 (NEB, E7672S or E7672L)
  • NEBNext® FFPE DNA Repair Buffer v2 (E7363) from the NEBNext® Companion Module v2 (NEB, E7672S or E7672L)
  • Nuclease-free water (e.g. ThermoFisher, AM9937)
  • ヌクレアーゼフリー水で用事調整した 80% エタノール溶液
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes
  • 0.2 ml 薄壁のPCRチューブ
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • Qubit dsDNA HS Assay Kit (ThermoFisher, cat # Q32851)

装置
  • P1000 ピペット及びチップ
  • P100 ピペットとチップ
  • P10 ピペットとチップ
  • Thermal cycler
  • 小型遠心機
  • Hula mixer(緩やかに回転するミキサー)
  • マグネットラック
  • アイスバケツ(氷入り)
オプション装置
  • Qubit蛍光光度計(またはQCチェックのための同等品)
ヒント

NEB試薬がすべて含まれていまれている Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing (catalogue number E7672Sまたは、 E7672L)用のNEBNext® Companion Module v2)を使用する事をお勧めします。

旧バージョンのNEBNext® Companion Module for Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing (NEB, E7180S or E7180L)も使用可能です。しかし、上記で推奨したv2モジュールを使用する事でより効率的なdA-tailingとligationを提供できます。

NEB試薬を製造元の指示に従って調製し、氷上に置きます。

最適なパフォーマンスを得るために、NEBは以下を推奨しています。

  1. すべての試薬を氷上で解凍します。

  2. 試薬チューブをタッピングや転倒混和にてよく混ぜてください。
    (注: FFPE DNA Repair MixまたはUltra II End Prep Enzyme Mixをボルテックスしないでください。

  3. 毎日、初めて開封する前に、必ずチューブをスピンダウンしてください。

  4. FFPE DNA Repair Buffer v2、または NEBNext FFPE DNA Repair Buffer と Ultra II End Prep Reaction Buffer をボルテックスし、よく混合してください。
    (注: これらのバッファーは白色の沈殿を含むことがあります。このような場合には混合物を室温で戻し、バッファー液を数回上下にピペットで沈殿物を分解してください。その後、素早くチューブをボルテックスして混合させてください。

  5. FFPE DNA Repair Bufferは黄色味を帯びることがありますが、問題はありません。

Prepare the DNA in nuclease-free water.

  • Transfer 2 μg of the fragmented DNA into a 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube
  • Adjust the volume to 48 μl with nuclease-free water
  • Mix thoroughly by flicking the tube
  • Spin down briefly in a microfuge

In a 0.2 ml thin-walled PCR tube, mix the following:

Between each addition, pipette mix 10-20 times.

Reagent Volume
DNA from the previous step 48 µl
NEBNext FFPE DNA Repair Buffer v2 7 µl
NEBNext FFPE DNA Repair Mix 2 µl
Ultra II End-prep Enzyme Mix 3 µl
Total 60 µl

If using the previous version of the NEBNext® Companion Module for Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing (NEB, E7180S or E7180L):

Between each addition, pipette mix 10-20 times.

Reagent Volume
DNA from the previous step 48 µl
NEBNext FFPE DNA Repair Buffer 3.5 µl
NEBNext FFPE DNA Repair Mix 2 µl
Ultra II End-prep Reaction Buffer 3.5 µl
Ultra II End-prep Enzyme Mix 3 µl
Total 60 µl

Ensure the components are thoroughly mixed by pipetting, and spin down.

サーマルサイクラーを使用して、初めに20℃で5分間インキュベートした後に、65℃で5分間インキュベートしてください。

重要

AMPure XP bead clean-up

It is recommended that the repaired/end-prepped DNA sample is subjected to the following clean-up with AMPure XP beads. This clean-up can be omitted for simplicity and to reduce library preparation time. However, it has been observed that omission of this clean-up can: reduce subsequent adapter ligation efficiency, increase the prevalence of chimeric reads, and lead to an increase in pores being unavailable for sequencing. If omitting the clean-up step, proceed to the next section.

Resuspend the AMPure XP Beads (AXP) by vortexing.

DNA サンプルを清潔な 1.5 ml エッペンドルフ DNA LoBind チューブに移してください。

再懸濁したAMPure XP Beads (AXP) 60 µlをエンドプレップ反応に加え、チューブをフリッ クして混和します。

Hula mixer(緩やかに回転するミキサー)で5分間インキュベートします(常温)。

新鮮な80%エタノールをヌクレアーゼフリー水で500μl用意します。

チューブをスピンダウンした後、マグネットラック上で、上清が無色透明になるまで置きます。チューブを磁石の上に置いたまま、上清をピペットで取り除いていきます。ピペットを使用してエタノールを除去し 、 廃棄してください。

Keep the tube on the magnet and wash the beads with 200 µl of freshly prepared 80% ethanol without disturbing the pellet. Remove the ethanol using a pipette and discard.

前のステップを繰り返します。

スピンダウンし、チューブをマグネットの上に戻します。残ったエタノールをピペットで取り除きます。ペレットを30 秒間程乾かします。 ただし、 ペレットにひびが入るまでは乾燥させないでください。

チューブをマグネットラックから取り出し、ペレットを61μlのヌクレアーゼフリー 水に懸濁します。室温で2分間インキュベートします。

溶出液が無色透明になるまで、少なくとも1分間マグネット上でビーズをペレット化します。

61μlの溶出液を除去し、清潔な1.5mlエッペンドルフDNA LoBindチューブに保持します。

CHECKPOINT

Qubit蛍光光度計を使用して、溶出したサンプル1 µlを定量します。

最終ステップ

エンドプレップと修復されたDNAをアダプターライゲーションのステップに進めます。なお、この時点でサンプルを4℃で一晩保存することも可能です。

7. Adapter ligation and clean-up

材料
  • Ligation Adapter (LA)
  • Ligation Buffer (LNB)
  • Long Fragment Buffer (LFB)
  • AMPure XP Beads (AXP)
  • Elution Buffer (EB)

消耗品
  • Salt-T4® DNA Ligase (NEB, M0467)
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • Qubit dsDNA HS Assay Kit (ThermoFisher, cat # Q32851)

装置
  • マグネットラック
  • 小型遠心機
  • ボルテックスミキサー
  • P1000 ピペット及びチップ
  • P100 ピペットとチップ
  • P20 ピペットとチップ
  • P10 ピペットとチップ
  • Qubit蛍光光度計(またはQCチェックのための同等品)
ヒント

Salt-T4® DNA Ligase (NEB, M0467) の使用を推奨します。

Salt-T4® DNA Ligase(NEB, M0467)は別途購入するか、Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing用のNEBNext® Companion Module v2(カタログ番号E7672SまたはE7672L)に含まれています。

旧バージョンのNEBNext® Companion Module for Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing (NEB, E7180S or E7180L)も使用することが出来ます。しかし、上記で推奨したv2モジュールを使用する事でより効率的なdA-tailingとligationを提供することが出来ます。

重要

推奨の他社製リガーゼ(ligase)には専用のバッファーが付属していますが、Ligation Sequencing Kitに付属のLigation Buffer (LNB)を使用した方が、Ligation Adapter (LA)のライゲーション効率が高くなります。

Ligation Adapter (LA) とSalt-T4® DNA Ligaseをスピンダウンし、氷上に置きます。

ライゲーションバッファー(LNB)を室温で融解し、スピンダウンしてピペッティングで混合します。粘性が高い為、この緩衝液をボルテックスするのは効果的ではないです。解凍して混ぜたら、すぐに氷の上に置いてください。

溶出バッファー(EB)を室温で融解し、ボルテックスで混合します。その後、スピンダウンして氷の上に置きます。

Thaw the Long Fragment Buffer (LFB) at room temperature and mix by vortexing. Then spin down and place on ice.

In a 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube, mix in the following order:

Between each addition, pipette mix 10-20 times.

Reagent Volume
DNA sample from the previous step 60 µl
Ligation Adapter (LA) 5 µl
Ligation Buffer (LNB) 25 µl
Salt-T4® DNA Ligase 10 µl
Total 100 µl

Ensure the components are thoroughly mixed by pipetting, and spin down.

反応液を室温で10分間インキュベートします。

重要

If you have omitted the AMPure purification step after DNA repair and end-prep, do not incubate the reaction for longer than 10 minutes.

Resuspend the AMPure XP Beads (AXP) by vortexing.

再懸濁したAMPure XP Beads (AXP) 40 µlを加え、チューブをフリッ クして混和します。

Hula mixer(緩やかに回転するミキサー)で5分間インキュベートします(常温)。

サンプルをスピンダウンし、マグネット上でペレット化します。チューブをマグネットの上に置き、無色透明になったら上清をピペットで取り除きます。

Wash the beads by adding 250 μl Long Fragment Buffer (LFB). Flick the beads to resuspend, spin down, then return the tube to the magnetic rack and allow the beads to pellet. Remove the supernatant using a pipette and discard.

前のステップを繰り返します。

スピンダウンし、チューブをマグネットの上に戻します。残った上清をピペットで取り除きます。ペレットを30 秒間程乾かします。 ただし、 ペレットにひびが入るまでは乾燥させないでください。

Remove the tube from the magnetic rack and resuspend the pellet in 38 µl Elution Buffer (EB). Spin down and incubate for 10 minutes at room temperature. For high molecular weight DNA, incubating at 37°C can improve the recovery of long fragments.

溶出液が無色透明になるまで、少なくとも1分間マグネット上でビーズをペレット化します。

Remove and retain 38 µl of eluate containing the DNA library into a clean 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube.

Dispose of the pelleted beads

CHECKPOINT

Qubit蛍光光度計を使用して、溶出したサンプル1 µlを定量します。

重要

We recommend loading 150 ng of the final prepared library onto the flow cell.

The loading recommendation has been optimised for the sample preparation and sequencing output of this protocol. The loading quantity differs from the standard Kit 14 ligation protocols due to a higher input requirement in the adaptive sampling.

Take forward 12 µl of the final prepared library.

Store the remaining prepared library for flow cell washing and reloading.

最終ステップ

調製されたライブラリーは、フローセルへのロードに使用されます。ライブラリーは、ロードの準備ができるまで氷上、または4℃で保存して下さい。

ヒント

Library storage recommendations

We recommend storing libraries in Eppendorf DNA LoBind tubes at 4°C for short term storage or repeated use, for example, reloading flow cells between washes. For single use and long-term storage of more than 3 months, we recommend storing libraries at -80°C in Eppendorf DNA LoBind tubes.

重要

Sequencing and flow cell washes

Sequence the sample for a total of 96 hours, with two flow cell washes. After ~24 hours, or when the pore count drops to 40-50% of the initial number at the start of the experiment, pause the run and wash the flow cell using the Flow Cell Wash Kit. Load another 12 µl of eluted DNA library and sequence for another ~24 hours. After this, repeat the flow cell wash for the second time, load another 12 µl of eluted DNA library and sequence for the remaining ~48 hours.

Note: To avoid pore numbers falling too low before performing the flow cell wash, it may be necessary to pause the experiment overnight.

8. Priming and loading the MinION and GridION Flow Cell

材料
  • 12 µl of adapted DNA library (from previous step)
  • Flow Cell Flush (FCF)
  • Flow Cell Tether (FCT)
  • Library Solution (LIS)
  • Library Beads (LIB)
  • Sequencing Buffer (SB)

消耗品
  • MinionとGridIONのFlow Cell
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes
  • Nuclease-free water (e.g. ThermoFisher, AM9937)
  • Bovine Serum Albumin (BSA) (50 mg/ml) (e.g Invitrogen™ UltraPure™ BSA 50 mg/ml, AM2616)

装置
  • MinIONかGridION のデバイス
  • MinIONとGridIONのFlow Cell ライトシールド
  • P1000 ピペット及びチップ
  • P100 ピペットとチップ
  • P20 ピペットとチップ
  • P10 ピペットとチップ
重要

注意:本キットはR10.4.1フローセル(FLO-MIN114)のみに対応しています。

ヒント

フローセルのプライミングとローディング

新規ユーザーは、 初回使用前に'Priming and loading your flow cell' のビデオをご覧いただくことをお勧めします。

Sequencing Buffer(SB)、Library Beads(LIB)またはLibrary Solution(LISを使用する場合のみ)、Flow Cell Tether(FCT)およびFlow Cell Flush(FCF)を室温で融解してから、ボルテックスで混合します。その後、スピンダウンして氷上で保存します。

重要

MinION R10.4.1フローセル(FLO-MIN114)での最適なシークエンス性能と出力向上のために、フローセルのプライミングミックスに最終濃度0.2 mg/mlでBovine Serum Albumin (BSA) を添加することを推奨します。

(注: その他のアルブミンの種類(組換えヒト血清アルブミンなど)の使用は推奨しません。

BSA入りのフローセルプライミングミックスを調製するには、Flow Cell Flush (FCF)とFlow Cell Tether(FCT)を以下の指示に従って組み合わせます。室温でピペッティングして混合します。

(注: キットの容器を変更している最中です。今までは実験の後に使い捨てるシングルユーズチューブを使用していましたが、バッファー単位のボトル容器に変更しています。お手持ちのキットの使用方法に従ってください。

シングルユースチューブの場合: 50 mg/mlのウシ血清アルブミン(BSA)5 µlとFlow Cell Tether (FCT)30 µlをFlow Cell Flush (FCF)チューブに直接加えます。

ボトル容器の場合:: フローセルの数に適したチューブに以下の試薬を組み合わせます。

試薬 1フローセルあたりの容量
Flow Cell Flush (FCF) 1,170 µl
Bovine Serum Albumin (BSA) at 50 mg/ml 5 µl
Flow Cell Tether (FCT) 30 µl
合計 1,205 µl

MinIONまたはGridIONデバイスの蓋を開け、フローセルをクリップの下にスライドさせます。 フローセルをしっかりと押さえ、サーマルプレートと電気接触が密着しているかを確認してください。

Flow Cell Loading Diagrams Step 1a_JP

Flow Cell Loading Diagrams Step 1b_JP

オプショナルステップ

ライブラリーをロードする前にフローセルチェックを行い、使用可能なポアの数を把握して下さい。

フローセルが以前にチェックされている場合は、このステップを省略できます。

詳細については、MinKNOWプロトコルのフローセルチェックの手順 flow cell check instructionsを参照してください。

フローセルのプライミングポートカバーを時計方向にスライドさせ、プライミングポートを開きます。

Flow Cell Loading Diagrams Step 2_JP

重要

フローセルからバッファーを引き上げる際には注意してください。20~30μl以上は除去せず、ポアのアレイ全体が常にバッファーで覆われていることを確認して下さい。アレイに気泡が入ると、ポアに不可逆的なダメージを与える可能性があります。

プライミングポートを開けた後に、カバーの下に小さな気泡がないかを確認して下さい。気泡を取り除くために少量の液を引き上げます。

  1. P1000ピペットを200 µ Lに設定して下さい。
  2. ピペットの先端をプライミングポートに差し込みます。
  3. 目盛りが220-230 ulと表示されるまでダイヤルを回して、20-30 ulを吸い上げるか、少量のバッファーがピペットの先端に入るのが見えるまでダイヤルを回します。

(注: プライミングポートからセンサーアレイ全体にバッファーがあることを確認してください。

Flow Cell Loading Diagrams Step 03 V5_JP

気泡が混入しないように、プライミングポートからフローセルにプライミングミックスを800µl注入し、 5分間待ちます。この5分間の間に、以下の手順でライブラリーをロードする準備をして下さい。

Flow Cell Loading Diagrams Step 04 V5_JP

Library Beads(LIB)の液をピペッティングすることで十分に混合して下さい。

重要

Library Beads(LIB)チューブにはビーズの懸濁液が入っています。このビーズはすぐに沈殿するので、使用直前に混合することが重要です。

ほとんどのシークエンシング実験には、Library Beads (LIB)を使用することをお勧めします。しかし、より粘性の高いライブラリーをご使用の場合はLibrary Solution (LIS)の使用をお勧めします。

新しい1.5mlのEppendorf DNA LoBindチューブにてライブラリーをロードする準備をします。(詳細は以下に記載されています。)

試薬 1フローセルあたりの容量
Sequencing Buffer (SB) 37.5 µl
Library Beads (LIB)またはLibrary Solution(LIS)(使用する場合)は、使用直前に混合して下さい。 25.5 µl
DNA library 12 µl
合計 75 µl

フローセルのプライミングを完了させます。

  1. SpotON サンプルポートカバーをゆっくりと持ち上げ、SpotON サンプルポートにアクセスできるようにします。
  2. 200μlのプライミングミックスをフローセルのプライミングポート(SpotONサンプルポートではありません)に気泡が入らないように注入します。

Flow Cell Loading Diagrams Step 5_JP

Flow Cell Loading Diagrams Step 06 V5_JP

調製したライブラリーは、ロードする直前にピペッティング混合して下さい。

調製したライブラリー75μlをSpotONサンプルポートからフローセルに滴下します。次の一滴を追加する前に各一滴がポートに入っていることを確認して下さい。

Flow Cell Loading Diagrams Step 07 V5_JP

SpotONサンプルポートカバーをゆっくりと元に戻し、バング(カバーの先)がSpotONポートに入ることを確認し、プライミングポートを閉じます。

Step 8 update_JP

Flow Cell Loading Diagrams Step 9_JP

重要

最適なシークエンス出力を得るために、ライブラリーがロードされたすぐにライトシールドをフローセルに取り付けてください。

ライブラリーがフローセル上にある状態では(ウォッシングやリロードのステップを含める)、フローセルにライトシールドを付けたままにしておくことを推奨します。ライトシールドは、ライブラリーがフローセルから除去された時点で取り外すことができます。

ライトシールドを以下のようにフローセルに設置して下さい。

  1. ライトシールドの先端を慎重にクリップに当てます。 (注: ライトシールドをクリップの下に無理に押し込まないでください。

  2. ライトシールドをフローセルにゆっくりと下ろします。ライトシールドは、フローセルの上部全体を覆うようにSpotONカバーの周囲に取り付けます。

J2264 - Light shield animation Flow Cell FAW optimised-Japanese step10

注意

MinIONフローセルライトシールドは、フローセルに固定されていないため、取り付け後の取り扱いには注意が必要です。

最終ステップ

Close the device lid and set up a sequencing run on MinKNOW.

For instructions on setting up your sequencing run please visit the Data acquisition and basecalling section of this protocol.

Reminder: For this protocol, we recommend washing and reloading your flow cell with fresh library to maintain high data acquisition after ~24 hours of sequencing.

Follow the instructions in the Washing and reloading a MinION and GridION Flow Cell section of this protocol.

9. Washing and reloading a MinION and GridION Flow Cell

材料
  • 12 µl of adapted DNA library (from previous step)
  • Flow Cell Wash Kit (EXP-WSH004)
  • Flow cell priming reagents available in your sequencing kit or in the following kits:
  • Sequencing Auxiliary Vials V14 (EXP-AUX003)
  • Flow Cell Priming Kit V14 (EXP-FLP004)

消耗品
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes

装置
  • P1000 ピペット及びチップ
  • P20 ピペットとチップ
  • アイスバケツ(氷入り)
  • Vortex mixer

We recommend washing and reloading the flow cell after ~24 hours of sequencing.

We recommend washing and reloading the flow cell after ~24 hours of sequencing. For this method, the flow cell is washed after ~24 hours of sequencing to restore pores to ensure efficient data acquisition. After an additional 24 hours of sequencing, the flow cell is washed and reloaded a second time. For this reason, enough library was generated for 3 flow cell loads in the adapter ligation step of the protocol.

  • This washing procedure aims to remove most of the initial library and unblock the pores to prepare the flow cell for the loading of a subsequent library.
  • Data acquisition in MinKNOW should be paused during the wash procedure and library loading.
  • After the flow cell has been washed, the next library can be loaded.

You can navigate to the Pore Activity or the Pore Scan Results plot to see pore availability.

Place the tube of Wash Mix (WMX) on ice. Do not vortex the tube.

Thaw one tube of Wash Diluent (DIL) at room temperature.

Mix the contents of Wash Diluent (DIL) thoroughly by vortexing, then spin down briefly and place on ice.

In a fresh 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube, prepare the following Flow Cell Wash Mix:

Reagent Volume per flow cell
Wash Mix (WMX) 2 μl
Wash Diluent (DIL) 398 μl
Total 400 μl

Mix well by pipetting, and place on ice. Do not vortex the tube.

Pause the sequencing experiment in MinKNOW, and leave the flow cell in the device.

Before removing the waste fluid, ensure that the flow cell priming port cover and SpotON sample port cover are closed, as indicated in the figure below.

重要

It is vital that the flow cell priming port and SpotON sample port are closed before removing the waste buffer to prevent air from being drawn across the sensor array area, which would lead to a significant loss of sequencing channels.

Remove all fluid from the waste channel through waste port 1 using a P1000 pipette.

As both the flow cell priming port and SpotON sample port are closed, no fluid should leave the sensor array area.

Flow cell ports

Slide the flow cell priming port cover clockwise to open.

Flow Cell Loading Diagrams Step 2 (3)

重要

フローセルからバッファーを引き上げる際には注意してください。20~30μl以上は除去せず、ポアのアレイ全体が常にバッファーで覆われていることを確認して下さい。アレイに気泡が入ると、ポアに不可逆的なダメージを与える可能性があります。

After opening the priming port, check for a small air bubble under the cover. Draw back a small volume to remove any bubbles:

  1. Set a P1000 pipette to 200 µl.
  2. Insert the tip into the flow cell priming port.
  3. Turn the wheel until the dial shows 220-230 µl, or until you can see a small volume of buffer/liquid entering the pipette tip.
  4. Visually check that there is continuous buffer from the flow cell priming port across the sensor array.

Flow Cell Loading Diagrams Step 03 V5

Slowly load 200 µl of the prepared flow cell wash mix into the priming port, as follows:

  1. Using a P1000 pipette, take 200 µl of the flow cell wash mix
  2. Insert the pipette tip into the priming port, ensuring there are no bubbles in the tip
  3. Slowly twist the pipette wheel down to load the flow cell (if possible with your pipette) or push down the plunger very slowly, leaving a small volume of buffer in the pipette tip.
  4. Set a timer for a 5 minute incubation.

Loading wash mix 200ul slow min grid

Once the 5 minute incubation is complete, carefully load the remaining 200 µl of the prepared flow cell wash mix into the priming port, as follows:

  1. Using a P1000 pipette, take the remaining 200 µl of the flow cell wash mix
  2. Insert the pipette tip into the priming port, ensuring there are no bubbles in the tip
  3. Slowly twist the pipette wheel down to load the flow cell (if possible with your pipette) or push down the plunger very slowly, leaving a small volume of buffer in the pipette tip.

Loading wash mix 200ul slow min grid

Close the priming port and wait for 1 hour.

Flow Cell Loading Diagrams Step 9

Before removing the waste fluid a second time, ensure that the flow cell priming port cover and SpotON sample port cover are closed, as indicated in the figure below.

重要

It is vital that the flow cell priming port and SpotON sample port are closed before removing the waste buffer to prevent air from being drawn across the sensor array area, which would lead to a significant loss of sequencing channels.

Remove all fluid from the waste channel through waste port 1 using a P1000 pipette.

As both the flow cell priming port and SpotON sample port are closed, no fluid should leave the sensor array area.

Flow cell ports

重要

The buffers used in this process are incompatible with conducting a Flow Cell Check step prior to loading the subsequent library. However, number of available pores will be reported after the next pore scan.

Thaw the Sequencing Buffer (SB), Library Beads (LIB) or Library Solution (LIS, if using), Flow Cell Tether (FCT) and Flow Cell Flush (FCF) at room temperature, before mixing by vortexing. Then spin down before storing on ice.

重要

MinION R10.4.1フローセル(FLO-MIN114)での最適なシークエンス性能と出力向上のために、フローセルのプライミングミックスに最終濃度0.2 mg/mlでBovine Serum Albumin (BSA) を添加することを推奨します。

(注: その他のアルブミンの種類(組換えヒト血清アルブミンなど)の使用は推奨しません。

BSA入りのフローセルプライミングミックスを調製するには、Flow Cell Flush (FCF)とFlow Cell Tether(FCT)を以下の指示に従って組み合わせます。室温でピペッティングして混合します。

(注: キットの容器を変更している最中です。今までは実験の後に使い捨てるシングルユーズチューブを使用していましたが、バッファー単位のボトル容器に変更しています。お手持ちのキットの使用方法に従ってください。

シングルユースチューブの場合: 50 mg/mlのウシ血清アルブミン(BSA)5 µlとFlow Cell Tether (FCT)30 µlをFlow Cell Flush (FCF)チューブに直接加えます。

ボトル容器の場合:: フローセルの数に適したチューブに以下の試薬を組み合わせます。

試薬 1フローセルあたりの容量
Flow Cell Flush (FCF) 1,170 µl
Bovine Serum Albumin (BSA) at 50 mg/ml 5 µl
Flow Cell Tether (FCT) 30 µl
合計 1,205 µl

Slide the priming port cover clockwise to open the priming port.

Flow Cell Loading Diagrams Step 2

重要

フローセルからバッファーを引き上げる際には注意してください。20~30μl以上は除去せず、ポアのアレイ全体が常にバッファーで覆われていることを確認して下さい。アレイに気泡が入ると、ポアに不可逆的なダメージを与える可能性があります。

After opening the priming port, check for a small air bubble under the cover. Draw back a small volume to remove any bubbles:

  1. Set a P1000 pipette to 200 µl.
  2. Insert the tip into the flow cell priming port.
  3. Turn the wheel until the dial shows 220-230 µl, or until you can see a small volume of buffer/liquid entering the pipette tip.
  4. Visually check that there is continuous buffer from the flow cell priming port across the sensor array.

Flow Cell Loading Diagrams Step 03 V5

気泡が混入しないように、プライミングポートからフローセルにプライミングミックスを800µl注入し、 5分間待ちます。この5分間の間に、以下の手順でライブラリーをロードする準備をして下さい。

Flow Cell Loading Diagrams Step 04 V5_JP

Library Beads(LIB)の液をピペッティングすることで十分に混合して下さい。

重要

Library Beads(LIB)チューブにはビーズの懸濁液が入っています。これらのビーズはすぐに沈殿するので、使用直前に混合することが重要です。

ほとんどのシーケンス実験にはLibrary Beads (LIB)の使用を推奨します。しかし、より粘性の高いライブラリーにはLibrary Solution(LIS)を使ってください。

新しい1.5mlのEppendorf DNA LoBindチューブにてライブラリーをロードする準備をします。(詳細は以下に記載されています。)

試薬 1フローセルあたりの容量
Sequencing Buffer (SB) 37.5 µl
Library Beads (LIB)またはLibrary Solution(LIS)(使用する場合)は、使用直前に混合して下さい。 25.5 µl
DNA library 12 µl
合計 75 µl

Complete the flow cell priming:

  1. Gently lift the SpotON sample port cover to make the SpotON sample port accessible.
  2. Load 200 µl of the priming mix into the flow cell via the priming port (not the SpotON sample port), avoiding the introduction of air bubbles.

Flow Cell Loading Diagrams Step 5

Flow Cell Loading Diagrams Step 06 V5

調製したライブラリーは、ロードする直前にピペッティング混合して下さい。

調製したライブラリー75μlをSpotONサンプルポートからフローセルに滴下します。次の一滴を追加する前に各一滴がポートに入っていることを確認して下さい。

Flow Cell Loading Diagrams Step 07 V5_JP

Gently replace the SpotON sample port cover, making sure the bung enters the SpotON port, close the priming port and replace the MinION or GridION device lid.

Flow Cell Loading Diagrams Step 8

Flow Cell Loading Diagrams Step 9

Select "Start pore scan" before resuming sequencing to check recovery rate of pores.

Allow the pore scan to complete and ensure sufficient pores are available to continue sequencing.

Select "Resume run" to continue the sequencing run.

最終ステップ

Repeat the "Washing and reloading a MinION flow cell" step up to two times, for a total of three library loads to maximise data acquisition.

10. Data acquisition and basecalling

Overview of nanopore data analysis

For a full overview of nanopore data analysis, which includes options for basecalling and post-basecalling analysis, please refer to the Data Analysis document.

How to start sequencing

The sequencing device control and data acquisition are carried out by the MinKNOW software. Please ensure MinKNOW is installed on your computer. Further instructions for setting up your sequencing run can be found in the MinKNOW protocol.

Sequencing settings for the reduced representation methylation sequencing (RRMS) protocol:

  • Select the Ligation Sequencing Kit (SQK-LSK114) in kit selection.

  • Turn basecalling OFF.
    Note: Basecalling will be carried out post-sequencing in the downstream analysis section of the protocol.

  • Turn Adaptive Sampling ON, and select Enrich.
    Input the human reference file for alignment and the .bed file for enumerating regions (check online catalogue for the human RRMS .bed file).

  • Set the run duration for a minimum of 96 hours.

  • Set up your desired output parameters.
    To ensure the downstream analysis functions correctly, we recommend keeping the default options of the output file format (.POD5).

  • Click “Start” begin the sequencing run.

11. Downstream analysis

重要

Software versions

See below the software versions used in this guide. Please note, newer versions of the software may not be compatible with commands shown in this guide.

Software Version
dorado v0.7.3
modkit v0.2.8
wf-human-variation v2.3.0
mosdepth v0.3.8

Basecalling and demux:

Dorado stand-alone can be used for basecalling using the dorado basecaller. Open a terminal and enter the following commands:

dorado basecaller hac,5mCG_5hmCG \
--secondary “no” -Y \
--reference {reference_fasta} {input_pod5_folder} \
| samtools view -e '[qs] >= {qscore_filter}' \
--output {out_pass_bam} \
--unoutput {out_fail_bam}

Notes:

  • We recommend using the high accuracy model (hac) for RRMS sequencing runs. However, if using the super accurate model (sup), ensure you are utilizing the correct model in the above command.

  • Alignment can be performed while basecalling by providing a reference FASTA file, the recommended human reference file can be downloaded here.

  • Secondary alignments are discarded by using “--secondary no” and -Y option is enabled, to allow soft-clipping supplementary alignments.

  • We recommend setting the qscore filter to 10.

  • Please note, GPU compute is needed to perform basecalling with dorado, more information on how to run dorado can be found in the github repository.

Coverage analysis:

RRMS target bed file can be downloaded from the AS catalogue available here.

Mosdepth is used to check coverage on target regions for the barcodes of interest:

mosdepth -x -t 8 -n -b {target_bed} {out_prefix} {input_pass_bam}

Modification calling:

Human variation pipeline is used to aggregate modifications per genomic positions using modkit.

The workflow is available in the following repository: wf-human-variation github.

The documentation can be found in the following space: wf-human-variation EPI2ME page

Modification calling:

For most RRMS runs we recommend running the following command:

nextflow run https://github.com/epi2me-labs/wf-human-variation \
-profile singularity \  
--mod \
--bam <bam> \
--bed RRMS_human_hg38.bed \
--ref GCA_000001405.15_GRCh38_no_alt_analysis_set.fasta \
--sample_name <sample> --out_dir <output_dir>

(Optional) For haplotype-specific methylation:

If haplotype-specific methylation is required, you can provide options “--snp –phased“ to aggregate modifications identified on each of the haplotypes (i.e. one bedmethyl file for each of the haplotypes will be generated):

nextflow run https://github.com/epi2me-labs/wf-human-variation \
-profile singularity \  
--mod --snp --phased \
--bam <bam> \
--bed RRMS_human_hg38.bed \
--ref GCA_000001405.15_GRCh38_no_alt_analysis_set.fasta \
--sample_name <sample> --out_dir <output_dir>

Note: For this specific analysis, a sample coverage of >30X is recommended.

Differentially methylated regions detection:

For detection of differentially methylated regions across different samples “modkit dmr” can be used.

For more information check the modkit documentation available here.

Visualisation:

The BAM file(s) generated by dorado contains canonical bases as well as per-read modifications stored in MM and ML BAM tags. To visualise the per-read modification calls, IGV can be used to load the BAM file and set "colour reads as" to “base modification 2-color (all)”.

If phasing was performed using wf-human-variation pipeline, the haplotagged BAM file can be uploaded in IGV and alignments can be grouped by haplotype using the IGV option “group by” and selecting “phase”.

Per-position methylation frequencies can also be visualised in IGV by using BIGWIG format. For this, modkit is used to generate BEDGRAPH files using the following command:

modkit pileup --cpg --combine-strands --bedgraph \ 
--threads 10 --prefix {out_prefix} \  
--ref {reference_fasta} \ 
{out_folder} {input_pass_bam}

Please note, a different bedgraph file will be created for each of the modifications present, in this case 5mC and 5hmC.

Next, bedGraphToBigWig is used to generate bigwig files which can be uploaded together with your BAM file in IGV:

bedtools sort -i {out_folder}/{prefix}_m_CG0_combined.bedgraph | cut -f 1-4 > {out_folder}/{prefix}_m_CG0_combined_sort.bedgraph

bedGraphToBigWig {out_folder}/{prefix}_m_CG0_combined_sort.bedgraph {reference_chrSize} {out_mod_bed_agg_filt_bigwig}

Benchmarking results

For information about benchmarking the performance of RRMS for human samples, please see our RRMS performance document

12. フローセルの再利用と返却

材料
  • Flow Cell Wash Kit (EXP-WSH004)

シークエンス実験終了後、フローセルを再利用する場合は、Flow Cell Wash Kitのプロトコールに従い、洗浄したフローセルを2~8℃で保管してください。

Flow Cell Wash Kit protocolは、Nanoporeコミュニティーで入手できます。

ヒント

運転を停止したらできるだけ早くフローセルをウォッシュすることをお勧めします。しかし、これが不可能な場合はフローセルをデバイスに入れたまま、翌日にウォッシュをして下さい。

または、返送手順に従って、オックスフォード・ナノポアに返送してください。

フローセルの返却方法は hereをご覧ください。

(注: 製品を返却する前に、すべてのフローセルを脱イオン水で洗浄する必要があります。

重要

シークエンシング実験に関して問題が発生した場合や質問がある場合には、このプロトコルのオンライン版にあるトラブルシューティングガイドを参照してください。

13. DNA/RNA抽出、およびライブラリ調製時の問題点

以下は、最もよく起こる問題のリストであり、いくつかの原因と解決策が提案されています。

Nanopore Community Support セクションにFAQをご用意しています。

ご提案された解決策を試しても問題が解決しない場合は、テクニカルサポートに電子メール (support@nanoporetech.com)または LiveChat in the Nanopore Communityでご連絡ください。

サンプルの品質が低い

問題点 この問題が生じた可能性のある原因 解決策とコメント
DNAの純度が低い(DNAのOD 260/280のナノドロップ測定値が1.8未満およびOD 260/230が2.0~2.2未満) DNA抽出で必要な純度が得られていない 夾雑物の影響は、 Contaminants に示されています。コンタミネーションをもたらさないために別の抽出方法extraction method をお試しください。.

追加のSPRIクリーンアップステップの実施を検討して下さい。
低いRNA インテグリティー(RNA Integrity Number: <9.5 RIN、またはrRNAバンドがゲル上でスメアになっている) 抽出中にRNAが分解された 別のRNA抽出方法 RNA extraction methodを試してください。RINの詳細については、 RNA Integrity Number の資料を参照してください。詳細については、 DNA/RNA Handling のページをご覧ください。
RNAのフラグメントが予想より短い 抽出中にRNAが分解された 別のRNA抽出方法 RNA extraction methodを試してください。 RINの詳細については、 RNA Integrity Number の資料を参照してください。詳細については、DNA/RNA Handling のページをご覧ください。

RNAを扱う際には、RNaseフリーの環境で作業し、実験器具もRNaseフリーにしておくことをお勧めします。

AMPureビーズクリーンアップ後のDNA回収率が低い

問題点 この問題が生じた可能性のある原因 解決策とコメント
低回収率 AMPureビーズとサンプルの比率が予想していたのよりも低いことによるDNAの損失 1. AMPureビーズはすぐに沈降するため、サンプルに添加する前によく再懸濁させてください。

2. AMPureビーズ対サンプル比が0.4:1未満の場合、どのようなサイズのDNA断片でもクリーンアップ中に失われます。
低回収率 DNA断片が予想よりも短い サンプルに対するAMPureビーズの比率が低いほど、短い断片に対する選択が厳しくなります。 アガロースゲル(または他のゲル電気泳動法)上でインプットDNAの長さを設定してから、使用するAMPureビーズの適切な量を計算してください。 SPRI cleanup
エンドプレップ後の収率が低い 洗浄ステップで使用したエタノール濃度が低い(70%未満)。 エタノールが70%未満の場合、DNAは洗浄中にビーズから溶出されます。必ず正しい濃度(%)のエタノールを使用してください。

14. Issues during the sequencing run

以下は、最もよく起こる問題のリストであり、いくつかの原因と解決策が提案されています。

Nanopore Community Support セクションにFAQをご用意しています。

ご提案された解決策を試しても問題が解決しない場合は、テクニカルサポートに電子メール (support@nanoporetech.com)または LiveChat in the Nanopore Communityでご連絡ください。

シークエンス開始時のポアがフローセルチェック後よりも少ない場合

問題点 予想される原因 解決策とコメント
MinKNOWのフローセルチェックで確認されたポアの数より、シークエンシング開始時のポア数が少なく表示された。 ナノポアアレイに気泡が入ってしまった。 フローセルチェックをした後、フローセルをプライミングする前に、プライミングポート付近の気泡を取り除くことが必要です。 気泡を取り除かないと、気泡がナノポアアレイに移動し、空気に触れたたナノポアが不可逆的なダメージを負った可能性がある。これを防ぐための最適な方法が、 this videoで紹介されています。
MinKNOWのフローセルチェックで確認されたポアの数より、シークエンシング開始時のポア数が少なく表示された。 フローセルがデバイスに正しく挿入されていない。 シークエンスランを停止し、フローセルをシークエンス装置から取り出します。次に再度フローセルを挿入し、装置にしっかりと固定され、目標温度に達していることを確認します。GridIONやPromethIONの場合は別のフローセルの位置をお試しください。
MinKNOWのフローセルチェックで確認されたポアの数より、シークエンシング開始時のポア数が少なく表示された。 ライブラリー内の汚染物質がポアを失活させたり塞いだりしている。 フローセルチェックの際のポア数は、フローセル保存バッファー中のQC用のDNA分子を用いて計測されます。シークエンシングの開始時は、ライブラリ自体を使用してアクティブなポア数を推定します。このため、フローセルチェックとRun開始時のポア数は、約10%程度の変動が起こります。シークエンシング開始時に報告されたポアの数が大幅に減少している場合は、ライブラリー中の汚染物質がメンブレンを損傷していたり、ポアをブロックしている可能性があります。インプット材料の純度を向上させるために、別のDNA/RNA抽出または精製方法が必要となる場合があります。コンタミネーションの影響は、Contaminants Know-how pieceを参照にして下さい。夾雑物を除去するために別の抽出方法extraction method をお試しください。

MinKNOWのスクリプトに問題

問題点 この問題が生じた可能性のある原因 解決策とコメント
MinKNOW に 「Script failed」と表示されている"
コンピューターを再起動し、MinKNOWを再起動します。問題が解決しない場合は MinKNOW log files MinKNOWログファイルを収集し 、テクニカルサポートにご連絡ください。他のシークエンシングデバイスをお持ちでない場合は、 フローセルとロードしたライブラリーを4℃で保管することをお勧めします。詳細な保管方法については、テクニカルサポートにお問い合わせください。

Pore occupancy below 40%

Observation Possible cause Comments and actions
Pore occupancy <40% Not enough library was loaded on the flow cell Ensure you load the recommended amount of good quality library in the relevant library prep protocol onto your flow cell. Please quantify the library before loading and calculate mols using tools like the Promega Biomath Calculator, choosing "dsDNA: µg to pmol"
Pore occupancy close to 0 The Ligation Sequencing Kit was used, and sequencing adapters did not ligate to the DNA Make sure to use the NEBNext Quick Ligation Module (E6056) and Oxford Nanopore Technologies Ligation Buffer (LNB, provided in the sequencing kit) at the sequencing adapter ligation step, and use the correct amount of each reagent. A Lambda control library can be prepared to test the integrity of the third-party reagents.
Pore occupancy close to 0 The Ligation Sequencing Kit was used, and ethanol was used instead of LFB or SFB at the wash step after sequencing adapter ligation Ethanol can denature the motor protein on the sequencing adapters. Make sure the LFB or SFB buffer was used after ligation of sequencing adapters.
Pore occupancy close to 0 No tether on the flow cell Tethers are adding during flow cell priming (FLT/FCT tube). Make sure FLT/FCT was added to FB/FCF before priming.

予想より短いリード長

問題点 予想される原因 解決策とコメント
予想より短いリード長 DNAサンプルの不要な断片化 読み取り長はサンプルDNA断片の長さを反映します。サンプルDNAは、抽出およびライブラリー調製中の操作で断片化した可能性があります。

1. 抽出の最適な方法については、Extraction Methods の抽出方法を参照してください。

2. ライブラリー調製に進む前に、アガロースゲル電気泳動で、サンプルDNAのフラグメント長の分布を確認してください。 DNA gel2 上の画像では、サンプル1は高分子量ですが、サンプル2は断片化されています。

3. ライブラリー調製中は、試薬を混合するためのピペッティングやボルテックス操作は、プロトコルで指示がないかぎり行わないでください。

利用できないポアの割合が多い場合

問題点 予想される原因 解決策とコメント
利用できないポアの割合が大きい(チャンネルパネルとポアのアクティブポートで青く表示されています)

image2022-3-25 10-43-25 上のアクティブなポアの図は、時間の経過とともに「利用できない」ポアの割合が増加していることを示しています。
サンプル内に不純物が含まれている 一部のポアに吸着する不純物は、MinKNOWに組み込まれたポアのブロック解除機能によって、ポアから除去することができます。 このステップが完了すると、ポアの状態が「sequencing pore」に戻ります。利用できないポアの部分が多いか、増加した場合:

1.Flow Cell Wash Kit nuclease flush using the Flow Cell Wash Kit (EXP-WSH004) を用いて、ヌクレアーゼ洗浄を 行うことができます。又は
2. PCRを数サイクル実行してサンプルDNAの量を増やし、サンプルDNAに含まれる問題の不純物が相対的に減る(希釈される)ようにします。

Inactiveのポアの割合が高い

問題点 予想される原因 解決策とコメント
利用できない(inactive/unavailable)ポアの割合が高い(チャネルパネルとポアアクティブポートでは水色で表示されています)ポアまたは膜に損傷が起きてしまった。 気泡がフローセルに混入した。 フローセルのプライミングやライブラリーのロードで気泡が入ると、ポアに不可逆的なダメージを与える可能性があります。 推奨の操作方法については、Priming and loading your flow cell のビデオをご覧ください。
利用できないポアの割合が多い場合 サンプルDNAに含まれる不純物 既知の化合物問題で、サンプルDNAに多糖類が含まれた事で、植物のゲノムDNAと結合しポアをブロックした。

1. 植物葉DNA抽出法 Plant leaf DNA extraction methodをご参照ください。
2. QIAGEN PowerClean Pro キットを使用してクリーンアップして下さい。
3. QIAGEN REPLI-g kit.キットを使用して、元のgDNAサンプルで全ゲノム増幅を実行します。
利用できないポアの割合が多い場合 サンプル内に不純物が含まれている 不純物の影響は、 Contaminants の ノウハウを参照して下さい。 サンプルDNAに不純物を残留させないために別の抽出方法をお試しください。

Reduction in sequencing speed and q-score later into the run

Observation Possible cause Comments and actions
Reduction in sequencing speed and q-score later into the run For Kit 9 chemistry (e.g. SQK-LSK109), fast fuel consumption is typically seen when the flow cell is overloaded with library (please see the appropriate protocol for your DNA library to see the recommendation). Add more fuel to the flow cell by following the instructions in the MinKNOW protocol. In future experiments, load lower amounts of library to the flow cell.

温度変動

問題点 予想される原因 解決策とコメント
温度変動 フローセルとデバイスの接続が途切れている。 フローセルの背面にある金属プレートを覆っているヒートパッドがあることを確認してください。 フローセルを再度挿入し、コネクターピンがデバイスにしっかりと接触していることを確認するために軽く押してください。問題が解決しない場合は、テクニカルサービスにご連絡してください。

目標温度に到達しない場合

問題点 予想される原因 解決策とコメント
MinKNOWが "Failed to reach target temperature "(目標温度に達しなかった)と表示する。" 装置が通常の室温より低い場所、または風通しの悪い場所(排気が出来ない場所)に置かれた時にフローセルが過熱してします。 MinKNOWでは、フローセルが目標温度に到達するまでの既定の時間枠があります。時間枠を超えると、エラーメッセージが表示され、シークエンシング実験が続行されます。しかし、不適切な温度でシークエンスを行うと、スループットが低下し、qスコアが低下する可能性があります。シークエンシングデバイスが風通しの良い室温に置かれていることを確認して、MinKNOW再スタートしてください。MinION Mk 1Bの温度制御の詳細については、FAQ を参照してください。

Guppy – no input .fast5 was found or basecalled

Observation Possible cause Comments and actions
No input .fast5 was found or basecalled input_path did not point to the .fast5 file location The --input_path has to be followed by the full file path to the .fast5 files to be basecalled, and the location has to be accessible either locally or remotely through SSH.
No input .fast5 was found or basecalled The .fast5 files were in a subfolder at the input_path location To allow Guppy to look into subfolders, add the --recursive flag to the command

Guppy – no Pass or Fail folders were generated after basecalling

Observation Possible cause Comments and actions
No Pass or Fail folders were generated after basecalling The --qscore_filtering flag was not included in the command The --qscore_filtering flag enables filtering of reads into Pass and Fail folders inside the output folder, based on their strand q-score. When performing live basecalling in MinKNOW, a q-score of 7 (corresponding to a basecall accuracy of ~80%) is used to separate reads into Pass and Fail folders.

Guppy – unusually slow processing on a GPU computer

Observation Possible cause Comments and actions
Unusually slow processing on a GPU computer The --device flag wasn't included in the command The --device flag specifies a GPU device to use for accelerate basecalling. If not included in the command, GPU will not be used. GPUs are counted from zero. An example is --device cuda:0 cuda:1, when 2 GPUs are specified to use by the Guppy command.

Last updated: 12/13/2024

Document options

GridION