Ligation Sequencing gDNA V14 — human variation from blood samples on PromethION (SQK-LSK114)


概要

End-to-end method outlining sample extraction, library preparation, sequencing and data analysis. This protocol:

  • uses genomic DNA extracted from human blood samples
  • takes ~300 minutes for sample preparation and ~60 minutes for library preparation.
  • requires no PCR
  • is compatible with R10.4.1 flow cells

For Research Use Only

Document version: HVB_9206_v114_revG_14May2024

1. Overview of the protocol

Introduction to the human variation from blood samples protocol

This protocol describes an end-to-end process to prepare and sequence gDNA from human blood samples, and analyse the data using the wf-human-variation workflow in EPI2ME.

The identification of structural variants (SVs) and single nucleotide variants (SNVs) play a pivotal role in our understanding of genetic diversity, disease mechanisms, and evolutionary biology. This protocol aims to produce libraries with a read N50 ~30 kb and generate ~30x coverage of the genome, to provide robust calling of small and large variants as well as provide methylation and phasing information.

Briefly, genomic DNA is extracted from 1 ml of whole blood using the QIAGEN Puregene Blood Kit. DNA is size selected using the Short Fragment Eliminator Kit (EXP-SFE001) and then sheared with Megaruptor® 3 (Diagenode).
Note: Users who do not have access to the Megaruptor and wish to omit this step are likely to observe a drop in coverage.

The extracted DNA input is then prepared using our Ligation Sequencing Kit V14 (SQK-LSK114) and sequenced on a PromethION device. Detailed instructions for setting up the sequencing run on MinKNOW, washing and reloading the flow cell and downstream analysis are also included for a complete end-to-end protocol.

Your sequencing data is basecalled by MinKNOW, and the BAM output data is aligned and analysed using the wf-human-variation workflow which uses Sniffles2, Clair3 and modkit software to call structural variants (SVs), single nucleotide polymorphisms (SNPs) and for reporting DNA methylation.

Steps in the workflow

Prepare for your experiment

You will need to:

  • Extract your input sample (human blood)
  • Ensure you have your sequencing kit, the correct equipment, and third-party reagents
  • Download the software for acquiring and analysing your data
  • Check your flow cell to ensure it has enough pores for a good sequencing run

Sample preparation

Using the outlined extraction method, extract the gDNA from your human blood sample, perform size selection using the Short Fragment Eliminator Kit (EXP-SFE001), and fragment your gDNA using the Megaruptor.

Check the length, quantity and purity of your extracted material. The quality checks performed during the protocol are essential in ensuring experimental success.


Library preparation and sequencing

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 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 20 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
Washing and reloading the flow cell (x2) Pause your sequencing run. Wash your flow cell with nuclease to remove the previous library load and unblock pores. Prime the flow cell and reload the prepared library to continue sequencing 60 minutes (x2)

Workflow image human blood variation LSK114 svg

Sequencing and analysis

You will need to:

  • Start a sequencing run using the MinKNOW software which will collect raw data from the device and basecall reads.
  • Start the EPI2ME software and select the wf-human-variation bioinformatics workflow to analyse your data.
  • (Optional) Alternatively, external tools can be used to further analyse and explore your data.
重要

Compatibility of this protocol

This protocol should only be used in combination with:

2. Equipment and consumables

材料
  • (FOR EXTRACTION) ≥ 1 ml of human blood in EDTA K2 vacuum tube
  • (FOR LIBRARY PREPARATION) 3 µg of SFE size selected and Megaruptor fragmented gDNA
  • Short Fragment Eliminator Expansion (EXP-SFE001)
  • Ligation Sequencing Kit V14 (SQK-LSK114)
  • Flow Cell Wash Kit (EXP-WSH004)
  • Sequencing Auxiliary Vials V14 (EXP-AUX003)

消耗品
  • PromethION Flow Cell
  • Puregene Blood Kit (QIAGEN, 158023)
  • Megaruptor 3 Shearing Kit (Diagenode, E07010003)
  • Agencourt AMPure XP beads (Beckman Coulter™, A63881)
  • NEBNext® Companion Module v2 for Oxford Nanopore Technologies® Ligation Sequencing (NEB, E7672S or E7672L). Contains the 4 reagents listed below:
  • NEBNext FFPE Repair Mix (NEB, M6630)
  • NEBNext FFPE DNA Repair v2 Module (NEB, E7360)
  • NEBNext Ultra II End repair/dA-tailing Module (NEB, E7546)
  • Salt-T4® DNA Ligase (NEB, M0467)
  • Nuclease-free water (e.g. ThermoFisher, AM9937)
  • Freshly prepared 70% ethanol in nuclease-free water
  • Isopropanol, 100% (Fisher, 10723124)
  • TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) (Fisher scientific, 10224683)
  • Qubit dsDNA BR Assay Kit (Invitrogen, Q32850)
  • Qubit dsDNA HS Assay Kit (ThermoFisher, cat # Q32851)
  • Agilent Genomic DNA 165 kb Analysis Kit (Agilent, FP-1002-0275)
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • 15 ml Falcon tubes
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes
  • 0.2 ml 薄壁のPCRチューブ

装置
  • PromethION device
  • PromethION Flow Cell Light Shield
  • 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
  • Heating block
  • Incubator or water bath set at 37°C and 50°C
  • 小型遠心機
  • ボルテックスミキサー
  • サーマルサイクラー
  • Centrifuge and rotor suitable for 15 ml Falcon tubes
  • Megaruptor 3 (Diagenode, B06010003)
  • Wide-bore pipette tips
  • 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
  • Qubit蛍光光度計(またはQCチェックのための同等品)
  • Agilent Femto Pulse System (or equivalent for read length QC)
重要

The above list of materials, consumables, and equipment is for the extraction method in the sample preparation section, as well as the library preparation section of the protocol. If you have pre-extracted sample(s), you will only require the materials for the library preparation section of this protocol.

For this protocol, the following inputs are required:

Input requirements per sample for the extraction method:

  • ≥ 1 ml of human blood in EDTA K2 vacuum tube

Input requirements per sample for the library preparation:

  • 3 µg of SFE size selected and Megaruptor fragmented gDNA

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。

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。

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. Purification of gDNA from 1 ml of human blood

材料
  • ≥ 1 ml of human blood in EDTA K2 vacuum tube

消耗品
  • Puregene Blood Kit (QIAGEN, 158023)
  • Absorbent material e.g. paper towel or tissues
  • Freshly prepared 70% ethanol in nuclease-free water
  • TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) (Fisher scientific, 10224683)
  • Nuclease-free water (e.g. ThermoFisher, AM9937)
  • Qubit dsDNA BR Assay Kit (Invitrogen, Q32850)
  • 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
  • Microfuge
  • Qubit蛍光光度計(またはQCチェックのための同等品)
  • Ice bucket with ice
  • Timer
  • Wide-bore pipette tips
  • P1000 pipette and tips
  • P200 pipette and tips
  • P20 pipette and tips
  • P10 ピペットとチップ
  • P2 pipette and tips
オプション装置
  • Agilent Femto Pulse System (or equivalent for read length QC)

Dispense 3 ml RBC Lysis Solution into a 15 ml centrifuge tube.

Add 1 ml of whole blood from your EDTA K2 vacuum tube.

Mix by inverting the tube 10 times.

Incubate for 5 minutes at room temperature (15–25°C). Invert at least once during the incubation.

Centrifuge for 2 minutes at 2000 x g to pellet the white blood cells.

Carefully discard the supernatant, ensuring your leave approximately 200 µl of the residual liquid and the white blood cell pellet.

Note: The supernatant can be removed by pipetting or by pouring the volume out on to an absorbent material.

Gently flick the tube and/or pipette mix using a wide bore tip to resuspend the pellet in the residual liquid.

Note: The pellet should be completely dispersed, this greatly facilitates the cell lysis in the next step.

Add 3 ml of Cell Lysis Solution.

Note: Thoroughly mix the reaction by pipette mixing after the addition of the Cell Lysis Solution.

Incubate the reaction at 37°C until no clumps remain.

Note: Ensure the solution is homogenous by the end of the incubation.
If necessary, you can mix the reaction by pipette mixing during the incubation to assist with homogenisation.

Add 15 μl of RNase A solution and incubate the reaction for 15 minutes at 37°C.

Transfer the reaction to ice bucket with ice, and incubate for 3 min to quickly cool the sample.

Add 1 ml of Protein Precipitation Solution to your sample. Pulse vortex the tube twice for 5 seconds.

Centrifuge your sample for 5 minutes at 2000 x g.

Note: The precipitated protein should form a tight, reddish-brown pellet. If the protein pellet is not tight, incubate the tube on ice for 5 minutes and repeat the centrifugation.

Pipette 3 ml of isopropanol into a clean 15 ml falcon tube.

Carefully pour the supernatant from the sample tube into the 15 ml falcon tube containing the isopropanol.

Note: Ensure that the protein pellet is not dislodged during pouring.

Gently mix the tube by inverting 50 times until the DNA is visible as threads or a clump.

Centrifuge the tube for 3 minutes at 2000 x g.

Note: Your DNA should be visible as a small white pellet at the bottom of the tube.

Carefully discard the supernatant and drain the tube by inverting on a clean piece of absorbent paper. Ensure the DNA pellet is undisturbed and remains in the tube.

Note: The supernatant can be removed by pipetting or by pouring the volume out on to an absorbent material.
Take care as the pellet might be loose and easily dislodged.

Prepare 300 µl of fresh 70% ethanol in nuclease-free water.

Add 300 μl of freshly-prepared 70% ethanol to the sample tube. Gently invert the tube several times to wash the DNA pellet.

Centrifuge the sample tube for 1 minute at 2000 x g.

Carefully discard the supernatant and drain the tube by inverting on a clean piece of absorbent paper. Ensure the DNA pellet is undisturbed and remains in the tube.

Note: The supernatant can be removed by pipetting or by pouring the volume out on to an absorbent material.
Take care as the pellet might be loose and easily dislodged.

Leave the lid off the sample tube and air dry the pellet for 1 min.

Note: Avoid over-drying the pellet, ensure it is not dried to the point of cracking.

Add 100 μl of TE buffer (10 mM Tris-HCl, 0.1 mM EDTA, pH 8.0) to the tube containing the sample pellet. Gently resuspend the pellet by flicking.

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

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

Optional: Alternatively, this incubation can be performed at room temperature overnight.

Quantify your sample three times using the Qubit dsDNA BR Assay Kit. Ensure the replicate Qubit measurements are consistent before continuing to the next step.

Note: Approximately 10–30 µg of gDNA is expected following sample extraction.
Expected Qubit measurements of 100–300 ng/μl.

重要

If your Qubit measurements are not consistent, this could indicate that the DNA has not been homogeneously resuspended.

If this occurs, we recommend increasing the incubation time, allowing more time for the DNA pellet to solubilise.

オプショナルステップ

Your extracted gDNA can also be analysed using Femto Pulse (Agilent) to check the size and quality.

gDNA extract frag analyser human blood variant e2e

Example fragment length profile of gDNA extracted from human blood using the Puregene Blood Kit.

最終ステップ

Take your extracted gDNA forward into the size selection of gDNA step of this protocol. Alternatively, your sample can be stored at 4°C overnight.

4. Size selection of gDNA

材料
  • 10 µg extracted human gDNA
  • Short Fragment Eliminator Expansion (EXP-SFE001)

消耗品
  • Nuclease-free water (e.g. ThermoFisher, AM9937)
  • Freshly prepared 70% ethanol in nuclease-free water
  • Qubit dsDNA BR Assay Kit (Invitrogen, Q32850)
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes

装置
  • Centrifuge
  • Heating block
  • ボルテックスミキサー
  • Microfuge
  • Qubit蛍光光度計(またはQCチェックのための同等品)
  • Ice bucket with ice
  • Timer
  • Wide-bore pipette tips
  • P1000 pipette and tips
  • P200 pipette and tips
  • P20 pipette and tips
  • P10 ピペットとチップ
  • P2 pipette and tips
オプション装置
  • Agilent Femto Pulse System (or equivalent for read length QC)
オプショナルステップ

We recommend substituting nuclease-free water for TE buffer (10 mM Tris-HCl, 0.1 mM EDTA, pH 8.0) if the library is going to be stored over a long-term period.

In a 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube, prepare 10 µg DNA in 100 µl of nuclease-free water to a final concentration of ~100 ng/μl.

Add an equal volume (100 µl) of Short Fragment Eliminator (SFE) buffer to the DNA sample and mix thoroughly by gently flicking the tube until homogenous.

Place the tube in the centrifuge with the tube hinge facing outward, and add the appropriate tubes to balance the centrifuge.

Ensure proper tube orientation before starting and that the centrifuge is at the correct temperature prior use.

Centrifuge the sample at 10,000 x g at room temperature (~22°C) for 30 minutes.

Note: Ensure that the centrifuge is at the correct temperature prior use.

Aspirate and discard the supernatant, taking care not to disturb the pellet.

ヒント

The pellet may not be visible but it will be located on the side of the tube that was facing outwards during centrifugation. If you are concerned about aspirating the pellet, do not remove the full volume of the supernatant and leave ~10–15 µl as this will be washed out in subsequent steps.

Without disturbing the pellet, add 200 μl of freshly prepared 80% ethanol to the tube. Centrifuge the sample at 10,000 x g for 3 minutes at the same orientation used in for the previous centrifuge step. Pipette off the ethanol and discard.

ヒント

If you are concerned about aspirating the pellet, do not remove the full volume of ethanol. We recommend leaving ~10–15 µl before placing the sample in a heat block at 37°C to quickly evaporate the remaining ethanol without disturbing the pellet.

前のステップを繰り返します。

Add 100 μl of TE buffer (10 mM Tris-HCl, 0.1 mM EDTA, pH 8.0) to the DNA pellet and pipette mix using a wide-bore tip.

Incubate the tube in a heat block at 37°C for 30 minutes. Gently agitate the solution by flicking every 5 minutes to aid with resuspension.

Gently mix the tube contents by pipetting up and down using a wide-bore tip.

Quantify your sample three times using the Qubit dsDNA BR Assay Kit. Ensure the replicate Qubit measurements are consistent before continuing to the next step.

Note: Approximately 3–6 µg of gDNA is expected following SFE size selection.
Expected Qubit measurements of ~33.33–66.67 ng/μl.

重要

If your Qubit measurements are not consistent, this could indicate that the DNA has not been homogeneously resuspended.

If this occurs, we recommend increasing the elution time and incubating the DNA at 50°C to aid with resuspension of the DNA pellet.

オプショナルステップ

Your SFE size selected gDNA can also be analysed using Femto Pulse (Agilent) to check the size and quality.

SFE frag analyser human blood variant e2e

Example fragment length profile of extracted gDNA, size selected using SFE buffer.

最終ステップ

Take your SFE size selected gDNA forward into the fragmentation step of this protocol. Alternatively, your sample can be stored at 4°C overnight.

5. gDNA fragmentation

材料
  • 3 µg of SFE size selected gDNA

消耗品
  • Megaruptor 3 Shearing Kit (Diagenode, E07010003)
  • Nuclease-free water (e.g. ThermoFisher, AM9937)
  • Agilent Genomic DNA 165 kb Analysis Kit (Agilent, FP-1002-0275)
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes

装置
  • Megaruptor 3 (Diagenode, B06010003)
  • 小型遠心機
  • Agilent Femto Pulse System (or equivalent for read length QC)
  • Ice bucket with ice
  • Timer
  • Wide-bore pipette tips
  • P1000 pipette and tips
  • P200 pipette and tips
  • P20 pipette and tips
  • P10 ピペットとチップ
  • P2 pipette and tips

Prepare the DNA in nuclease-free water:

  1. Transfer 3 µg of of SFE size selected gDNA into a clean Megaruptor 3 shearing tube.

  2. Adjust the volume to 90 μl with with 10mM Tris 1mM EDTA pH8.

  3. Mix thoroughly by pipetting up and down using a wide-bore pipette tip.

  4. Spin down briefly in a microfuge.

Transfer the sample tube to the Megaruptor 3, ensuring the instrument is appropriately balanced according to the manufacturers instructions.

Note: Ensure the Megaruptor 3 Hydropore-Syringes are screwed tight before inserting into the Megaruptor.

Ensure no bubbles are present in the sample, and visually confirm that the syringe is immersed 2/3rd of the way into the sample volume.

Setup the shearing parameters on the Megaruptor 3 device as follows:

Megaruptor 3 setting
Shearing speed 25
Volume 90 μl
Concentration 33 ng/ul

Begin the shearing of DNA using the Megaruptor 3.

Quantify your sample using the Qubit dsDNA BR Assay Kit.

Note: Approximately 3 µg of gDNA is expected following shearing.
Expected Qubit measurements of ~33.33 ng/μl.

Assess the fragmented gDNA for fragment size using Femto Pulse (Agilent).

SFE and MR frag analyser human blood variant e2e

Example fragment length profile of gDNA extracted, size selected and fragmented using Megaruptor 3.

The SFE size selection removes short DNA fragments from the sample, whilst Megaruptor fragmentation reduces the fragment length profile to a size range between 10 kb and 80 kb, centred around approximately 30 kb.

COMBINED frag analyser human blood variant e2e

Overlay of fragment length profiles of a) gDNA extracted using the Puregene Blood Kit, b) gDNA extracted and size selected using SFE buffer. c) gDNA extracted, size selected and fragmented using Megaruptor 3 (MR).

最終ステップ

Take your SFE size selected and Megaruptor fragmented gDNA forward into the library preparation section of this protocol. Alternatively, your sample can be stored at 4°C overnight.

6. DNA repair and end-prep

材料
  • 3 µg of SFE size selected and Megaruptor fragmented gDNA
  • AMPure XP Beads (AXP)

消耗品
  • NEBNext® FFPE DNA Repair Mix (M6630) 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)
  • NEBNext® Ultra II End Prep Enzyme Mix (E7646) from the NEBNext® Companion Module v2 (NEB, E7672S or E7672L)
  • Qubit dsDNA HS Assay Kit (Invitrogen, Q32851)
  • Nuclease-free water (e.g. ThermoFisher, AM9937)
  • nuclease-free waterで調整した 80% エタノール溶液
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • 0.2 ml 薄壁のPCRチューブ
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes

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
  • 小型遠心機
  • サーマルサイクラー
  • 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)
CHECKPOINT

フローセルのチェックを行ってください。

ライブラリー調製を開始する前にフローセルチェックを行い、良好なシークエンスランに十分なポアを持つフローセルを使用することをお勧めします。

詳細については、MinKNOWプロトコルのflow cell check instructions を参照してください。

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:

  1. Transfer 3 µg of SFE size selected and Megaruptor fragmented gDNA from the sample extraction into a 0.2 ml thin-walled PCR tube.

  2. Adjust the volume to 80 μl with nuclease-free water.

  3. Mix thoroughly by pipetting up and down, or by flicking the tube.

  4. Spin down briefly in a microfuge.

In the 0.2 ml thin-walled PCR tube containing your gDNA, mix the following:

Reagent Volume
DNA from the previous step 80 µl
NEBNext FFPE DNA Repair Buffer v2 11.7 µl
NEBNext FFPE DNA Repair Mix 3.3 µl
Ultra II End-prep Enzyme Mix 5 µl
Total 100 µl

反応液を完全に混合するために、ゆっくりとピペッティングし短時間スピンダウンして下さい。

Using a thermal cycler, incubate the reaction at 20°C for 5 minutes, then 65°C for 5 minutes and hold at 4°C.

AMPure XP ビーズ(AXP)をボルテックスで懸濁します。

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。

Add 100 µl of resuspended the AMPure XP Beads (AXP) to the end-prep reaction and mix by flicking the tube.

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)。

Prepare 600 µl of fresh 80% ethanol in nuclease-free water.

Spin down the sample and pellet on a magnet for 10 minutes until supernatant is clear and colourless. Keep the tube on the magnet, and pipette off the supernatant.

Keep the tube on the magnet and wash the beads with 250 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

Quantify 1 µl of eluted sample using a Qubit fluorometer.

Note: You should expect to recover between 1500–2500 ng.

最終ステップ

Take forward the repaired and end-prepped DNA into the adapter ligation step. However, at this point it is also possible to store the sample at 4°C overnight.

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 dsDNA HS Assay Kit (Invitrogen, Q32851)
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)

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)
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。

Spin down the Ligation Adapter (LA) and Salt-T4 DNA Ligase, and place on ice.

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

反応液を完全に混合するために、ゆっくりとピペッティングし短時間スピンダウンして下さい。

反応液を室温で10分間インキュベートします。

AMPure XP ビーズ(AXP)をボルテックスで懸濁します。

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 for at least 5 minutes. Remove the supernatant using a pipette and discard.

Note: Take care when removing the supernatant, the viscosity of the buffer can contribute to loss of beads from the pellet.

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 97 µl Elution Buffer (EB). Spin down and incubate for 10 minutes at 37°C.

Pellet the beads on a magnet for 10 minutes, until the eluate is clear and colourless.

Remove and retain 97 µl of eluate containing the DNA library into a clean 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube.

Dispose of the pelleted beads

CHECKPOINT

Quantify 1 µl of eluted sample using a Qubit fluorometer.

Note: You should expect to recover 1200–1800 ng of adapter ligated library in a volume of 96 µl.

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

推奨のライブラリー保存方法

短期間の保存や繰り返し使用する場合は__(例 フローセルをウオッシュして再度ロードする場合)は、ライブラリーをEppendorf DNA LoBindチューブに入れ、__4℃で保存 することをお勧めします。 __3か月以上の長期保存の場合は、____ライブラリーをEppendorf DNA LoBindチューブに -80 ° Cで保存 することをお勧めします。

8. Priming and loading the PromethION Flow Cell

材料
  • Sequencing Buffer (SB)
  • Library Beads (LIB)
  • Flow Cell Tether (FCT)
  • Flow Cell Flush (FCF)

消耗品
  • PromethION Flow Cell
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes

装置
  • PromethION sequencing device
  • PromethION Flow Cell Light Shield
  • P1000 pipette and tips
  • P200 pipette and tips
  • P20 pipette and tips
重要

This kit is only compatible with R10.4.1 flow cells (FLO-PRO114M).

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

フローセルプライミングミックスを調製するには、フローセルテザー(FCT)とフローセルフラッシュ(FCF)を以下の指示通りに混合してください。その後に、室温でボルテックスして混合してください。

注) 現在、使い捨てチューブを使用したキットをボトル型にフォーマット変更中です。ご使用のキットのフォーマットに従ってください。

シングルユースチューブの場合: 30μlのFlow Cell Tether(FCT)をFlow Cell Flush(FCF)チューブに直接加えてください。

ボトルフォーマットの場合: フローセルの数に適したチューブに、以下の試薬を入れてくださいs:

試薬 フローセルあたりの容量
Flow Cell Flush (FCF) 1,170 µl
Flow Cell Tether (FCT) 30 µl
合計 1,200 µl
重要

冷蔵庫からフローセルを取り出した後にフローセルが室温に戻るまで20分待ってからPromethIONに差し込んでください。湿度の高い環境ではフローセルに結露が生じることがあります。フローセルの上面と下面にある金色のコネクターピンに結露がないかを点検し、結露が確認された場合はリントフリーのウェットティッシュで拭き取ってください。フローセル下面にヒートパッド(黒いパッド)があることを確認してください。

PromethION 2 Soloの場合、フローセルは以下のようにセットします

  1. フローセルを金属プレートの上に平らに置きます。

  2. フローセルを、金色のピンまたは緑色の基板が見えなくなるまでドッキングポートにスライドさせます。

J2068 FC-into-P2-animation V5

PromethION 24/48 の場合は、フローセルをドッキングポートにセットします

  1. フローセルとコネクターを水平および垂直に並べてから、所定の位置にスムーズに挿入してください。
  2. フローセルをしっかりと押し下げ、ラッチがかみ合い、カチッと音がして所定の位置に収まることを確認します。

Step 1a V3

Step 1B

重要

フローセルを誤った角度で挿入すると、PromethIONのピンが損傷し、シーケンス結果に影響を及ぼす可能性があります。PromethIONのピンが損傷している場合は、support@nanoporetech.com までご連絡ください。

Screenshot 2021-04-08 at 12.08.37

インレットポートカバーを時計回りにスライドさせて開きます。

Prom loading 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。

インレットポートを開けた後、少量ずつ引き戻して気泡を取り除きます:

  1. P1000ピペットチップを200µlにセットします。
  2. チップをインレットポートに挿入します。
  3. ダイヤルが220~230µlを示すまで、またはピペットチップに少量のバッファ ーが入るのが確認できるまで、ホイールを回します。

Step 3 v1

気泡が入らないように、500 µl のプライミングミックスをインレットポートからフローセルに注入し、5分間待ちます。この間に、プロトコールの次のステップでライブラリーをロードする準備をしてください。

Step 4 v1

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。

In a new 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube, prepare the library for loading as follows:

Reagent Volume per flow cell
Sequencing Buffer (SB) 100 µl
Library Beads (LIB) thoroughly mixed before use 68 µl
DNA library 32 µl
Total 200 µl

Note: The prepared library is used for loading into the flow cell. Store the library on ice or at 4°C until ready to load.

500μlのプライミングミックスをインレットポートにゆっくりと注入し、フローセルのプライミングを完了します。

Step 5 v1

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。

P1000ピペットを使用して、インレットポートに200µlのライブラリーを注入します。

Step 6 v1

インレットポートを密閉するためにバルブを閉じます。

Step 7 V2

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。

ライトシールドがフローセルから取り外されている場合は、以下のようにライトシールドを取り付けます

  1. ライトシールドとインレットポートをフローセルのインレットポートカバーに合わせます。ライトシールドの前縁をフローセルIDの上に位置するようにします。
  2. ライトシールドをインレットポートカバーの周囲にしっかりと押し付けます。インレットポートクリップがインレットポートカバーの下にカチッとはまるようになっています。

J2264 - Light shield animation PromethION Flow Cell 8a FAW

J2264 - Light shield animation PromethION Flow Cell 8b FAW

最終ステップ

Close the PromethION lid when ready to start a sequencing run on MinKNOW.

Wait a minimum of 10 minutes after loading the flow cells onto the PromethION before initiating any experiments. This will help to increase the sequencing output.

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 ~22 hours of sequencing.

Follow the instructions in the washing and reloading a PromethION Flow Cell section of this protocol.

9. Washing and reloading a PromethION Flow Cell

材料
  • Adapter ligated DNA library (from previous step)
  • Flow Cell Wash Kit (EXP-WSH004)
  • Sequencing Auxiliary Vials V14 (EXP-AUX003)

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 ~22 hours of sequencing.

For this method, the flow cell is washed after ~22 hours of sequencing to restore pores to ensure efficient data acquisition. After an additional 22 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.

Below you can find example data for pore states observed on a flow cell before and after wash steps are performed. Additionally, you can observe an example for the cummulative sequencing data output, including the wash and reload steps. The red asterisks indicate the flow cell wash and reloads.

Human var blood Channel state nov2024

Figure 1. Channel state over a 72 hour run. The flow cell washes are incorporated into the method to restore blocked pores, to allow continuous data acquisition. Red asterisks denote when a flush was performed.


Human var blood cummulative output nov2024

Figure 2. Cumulative sequencing data output, over a 72 hour run. Red asterisks denote when a flush was performed.


Human var blood read length nov2024

Figure 3. Read length profile for a 30 kb N50 library. The approximately gaussian shape is characteristic of gDNA that has undergone SFE size selection and Megaruptor shearing. The short distribution of reads at ~5kb is due to premature termination of reads at the mux scan.

ヒント

We recommend keeping the light shield on the flow cell during washing if a second library will be loaded straight away.

If the flow cell is to be washed and stored, the light shield can be removed.

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.

重要

It is vital that the inlet port is closed before removing waste to prevent air from being drawn across the sensor array area, which would lead to a significant loss of sequencing channels.

Remove waste buffer, as follows:

  1. Close the inlet port.
  2. Insert a P1000 pipette into a waste port and remove the waste buffer.

Note: As both the inlet port is closed, no fluid should leave the sensor array area.

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

Step 2 V2

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 inlet 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 inlet port
  3. Turn the wheel until the dial shows 220-230 µl, or until you can see a small volume of buffer entering the pipette tip.

Step 3 v1

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

  1. Using a P1000 pipette, take 200 µl of the flow cell wash mix
  2. Insert the pipette tip into the inlet 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.

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

  1. Using a P1000 pipette, take 200 µl of the flow cell wash mix
  2. Insert the pipette tip into the inlet 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.

Close the inlet port and wait for 1 hour.

Step 7 V2 edited to step 5

重要

It is vital that the inlet port is closed before removing waste to prevent air from being drawn across the sensor array area, which would lead to a significant loss of sequencing channels.

Remove the waste buffer, as follows:

  1. Ensure the inlet port is closed.
  2. Insert a P1000 pipette into a waste port and remove the waste buffer

Note: As the inlet port is closed, no fluid should leave the sensor array area.

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.

Prepare the flow cell priming mix in a suitable tube for the number of flow cells to flush. Once combined, mix well by briefly vortexing.

Reagents Volume per flow cell
Flow Cell Flush (FCF) 1,170 µl
Flow Cell Tether (FCT) 30 µl
Total volume 1,200 µl

Slide the inlet port cover clockwise to open.

Prom loading 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。

インレットポートを開けた後、少量ずつ引き戻して気泡を取り除きます:

  1. P1000ピペットチップを200µlにセットします。
  2. チップをインレットポートに挿入します。
  3. ダイヤルが220~230µlを示すまで、またはピペットチップに少量のバッファ ーが入るのが確認できるまで、ホイールを回します。

Step 3 v1

Slowly load 500 µl of the priming mix into the inlet port, as follows:

  1. Using a P1000 pipette, take 500 µl of the priming 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.

Step 5 v1

重要

It is vital to wait five minutes between the priming mix flushes to ensure effective removal of the nuclease.

Close the inlet port and wait five minutes.

During this time, prepare the library for loading using the next steps in the protocol.

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、以下のようにしてライブラリーをロードする準備をしてください

試薬 フローセルあたりの容量
Sequencing Buffer (SB) 100 µl
Library Beads (LIB) thoroughly mixed before use, or Library Solution (LIS) 68 µl
DNA library 32 µl
合計 200 µl

注) アレイカバレッジを向上させるため、ライブラリーのローディング量を増やしました。

重要

It is vital that the inlet port is closed before removing waste to prevent air from being drawn across the sensor array area, which would lead to a significant loss of sequencing channels.

Remove the waste buffer, as follows:

  1. Ensure the inlet port is closed.
  2. Insert a P1000 pipette into a waste port and remove the waste buffer

Note: As the inlet port is closed, no fluid should leave the sensor array area.

インレットポートカバーを時計回りにスライドさせて開きます。

Prom loading 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。

インレットポートを開けた後、少量ずつ引き戻して気泡を取り除きます:

  1. P1000ピペットチップを200µlにセットします。
  2. チップをインレットポートに挿入します。
  3. ダイヤルが220~230µlを示すまで、またはピペットチップに少量のバッファ ーが入るのが確認できるまで、ホイールを回します。

Step 3 v1

Slowly load 500 µl of the priming mix into the inlet port, as follows:

  1. Using a P1000 pipette, take 500 µl of the priming 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.

Step 5 v1

重要

It is vital that the inlet port is closed before removing waste to prevent air from being drawn across the sensor array area, which would lead to a significant loss of sequencing channels.

Remove waste buffer, as follows:

  1. Close the inlet port.
  2. Insert a P1000 pipette into a waste port and remove the waste buffer.

Note: As both the inlet port is closed, no fluid should leave the sensor array area.

インレットポートカバーを時計回りにスライドさせて開きます。

Prom loading 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。

インレットポートを開けた後、少量ずつ引き戻して気泡を取り除きます:

  1. P1000ピペットチップを200µlにセットします。
  2. チップをインレットポートに挿入します。
  3. ダイヤルが220~230µlを示すまで、またはピペットチップに少量のバッファ ーが入るのが確認できるまで、ホイールを回します。

Step 3 v1

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。

P1000ピペットを使用して、インレットポートに200µlのライブラリーを注入します。

Step 6 v1

インレットポートを密閉するためにバルブを閉じます。

Step 7 V2

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。

ライトシールドがフローセルから取り外されている場合は、以下のようにライトシールドを取り付けます

  1. ライトシールドとインレットポートをフローセルのインレットポートカバーに合わせます。ライトシールドの前縁をフローセルIDの上に位置するようにします。
  2. ライトシールドをインレットポートカバーの周囲にしっかりと押し付けます。インレットポートクリップがインレットポートカバーの下にカチッとはまるようになっています。

J2264 - Light shield animation PromethION Flow Cell 8a FAW

J2264 - Light shield animation PromethION Flow Cell 8b FAW

Close the PromethION lid when ready to start a sequencing run on MinKNOW.

Wait a minimum of 10 minutes after loading the flow cells onto the PromethION before initiating any experiments. This will help to increase the sequencing output.

最終ステップ

Perform the "Washing and reloading a PromethION flow cell" step twice for a total of three library loads (initial library load + two wash and reloads) to maximise data acquisition.

  • The first wash and reload should be performed at ~22 hours into sequencing.
  • The second wash and reload should be performed at ~44 hours into sequencing.

10. Data acquisition and basecalling

How to start sequencing

The sequencing device control, data acquisition and real-time basecalling are carried out by the MinKNOW software.

We recommend basecalling with the high accuracy (HAC) basecaller in real-time with BAM selected as output type using the P2 Solo or P24/P48 device.

You must generate a BAM file from your sequening run, as this is required for input into the wf-human-variation workflow.

Refer to the links below containing the detailed instructions for setting up the device and sequencing run:

Below are the recommended sequencing parameters for MinKNOW.

MinKNOW settings for human blood sample variant workflow on PromethION

We recommend setting the run time to 100 hours to accommodate for the two flow cell washes, using the modified bases option for basecalling and ensuring a BAM output is selected. All other sequencing parameters can be kept to their default settings. Below are our current recommendations:

Positions

Flow cell position: [user defined]

Experiment name: [user defined]

Flow cell type: FLO-PRO114M

Sample ID: [user defined]

Kit

Kit selection: Ligation Sequencing Kit (SQK-LSK114)

Run configuration

Sequencing and analysis

Basecalling: On [default] Modified bases: On with '5mC & 5hmC CG contexts' selected Model: High-accuracy basecalling (HAC) [default]

Barcoding: Disabled [default]

Alignment: Off [default]
We do not currently recommend live alignment during sequencing, as it can slow down system processing.

Adaptive sampling: Off [default]

Advanced options Active channel selection: On [default] Time between pore scans: 1.5 [default] Reserve pores: On [default]

Data targets

Run limit: 100 hours [default]

Output

Output format .POD5: On [default] .FASTQ: On [default] .BAM: On

Filtering: On [default] Qscore: 9 [default] Minimum read length: 200 bp [default]

重要

We do not recommend live alignment during sequencing, as it can slow down system processing.

You can align your BAM file post-sequencing by following one of the methods below:

Aligning the BAM file in MinKNOW Aligning the BAM file during the wf-human-variation workflow
Align the BAM output after live basecalling in MinKNOW. This will prevent slowing down your sytems processing.

The aligned BAM file can be used as your file input in the wf-human-variation workflow.

Using mapped BAM as input, the workflow will take 1-2 hours.
You can provide a reference genome along with the unaligned BAM file during the wf-human-variation workflow set-up.

Using an unmapped BAM is used as input, the workflow will take approximately 5-8 hours.

Further information is available in the Downstream analysis section of this protocol.

11. Downstream analysis

Analysis of human blood DNA sequence data

For the analysis of human blood DNA sequence data, we recommend the wf-human-variation workflow. This end-to-end software pipeline is implemented using the Nextflow workflow language and implements methods for the calling of single nucleotide polymorphisms (SNPs), structural variants (SVs), and for reporting DNA methylation information.

The wf-human-variation workflow is best run from the BAM file produced by MinKNOW when the modified base model for basecalling is selected. If sequence read mapping to the reference genome is not performed by MinKNOW, we recommend to perform the basecalling using the wf-basecalling workflow. Ensure you save the outputs in BAM format by providing the --output_bam option.

The tools below are used in the analysis workflow and can be run in isolation or together:

  1. Sniffles2 calls SVs and file output include an HTML report of QC metrics and VCF format list of variants and their quality scores.

  2. Clair3 calls SNPs and file output includes an HTML report of QC metrics and VCF format list of variants and their quality scores.

  3. modkit extracts methylation information from the provided BAM file which is summarised in a BEDmethyl format file.

The wf-human-variation workflow is preconfigured using appropriate parameters and requires tuning only for the choice of reference genome and Clair3 model. Please see the project’s documentation for further details.

The results from the wf-human-variation workflow can be further explored by viewing in a track-based genome browser such as IGV can be assessed for known pathogenicity through tertiary analysis software.

EPI2ME analysis workflow

The wf-human-variation workflow is intended to be run using the Nextflow software.

We recommend performing downstream analysis using EPI2ME which facilitates bioinformatic analyses by allowing users to run Nextflow workflows in a Graphical User Interfaces (GUI). EPI2ME maintains a collection of bioinformatic workflows which are curated and actively maintained by experts in long-read sequence analysis. The collection of all our available EPI2ME workflows can be found here.

For new users, the quick start guide can be found here outlining how to use this interface.

重要

Compute requirements for the wf-human-variation workflow on EPI2ME

Recommended requirements Minimum requirements
CPUs = 32 CPUs = 16
Memory = 128GB Memory = 32GB

Approximate run time: Variable depending on whether it is targeted sequencing or whole genome sequencing, as well as coverage and the individual analyses requested. For instance, a 90X human sample run (options: --snp --sv --mod --str --cnv --phased --sex male) takes less than 8h with recommended resources.

ARM processor support: False

オプショナルステップ

The wf-human-variation workflow can also be run using the command line interface (CLI)

Please see the Github page for further details.

Note: We only recommend the command line interface (CLI) for experienced users.

Open the EPI2ME app using the desktop shortcut.

On the landing page, open the workflow tab on the left-hand sidebar.

1 landing page EPI2ME

Navigate to the Available workflows tab and click on wf-human-variation option.

2 wf human var

Click install.

3 install human var

Navigate to the Installed tab and click on the installed wf-human-variation workflow.

4 wf human var select

オプショナルステップ

If the workflow was already installed, check for updates by clicking 'Update workflow'.

We recommend running the latest version of our workflows for the best results.

5 wf human var update

Click on Run this workflow to open the launch wizard.

6 human var run

Select the environment you are running the workflow from:

7 human var run II

Click on the sub-workflow(s) you want to run in the wf-human-variation analysis.

8 wf human var subworkflows

You must have at least one of the sub-workflows selected to proceed with analysis.

9 wf human var subworkflows selected

Note: For more information on the sub-workflows click on the "Expand" option in the platform, or visit our online EPI2ME documentation.

Navigate to the 'Main options' tab to assign a 'Sample name' as an identifier in workflow outputs.

10 wf human var sample name

重要

The wf-human-variation workflow uses sequencing data in the form of a single BAM file or a folder of BAM files.

The BAM files used as an input can be aligned or unaligned:

Aligning the BAM file in MinKNOW (prior to the wf-human-variation workflow) Aligning the BAM file during the wf-human-variation workflow (during the wf-human-variation workflow)
Align the BAM output after live basecalling in MinKNOW. This will prevent slowing down your sytems processing.

The aligned BAM file can be used as your file input in the wf-human-variation workflow.

For more information on post-run alignment in MinKNOW please visit our MinKNOW protocol.

Using mapped BAM as input, the workflow will take 1-2 hours.
You can provide a reference genome along with the unaligned BAM file during the wf-human-variation workflow set-up.

Using an unmapped BAM is used as input, the workflow will take approximately 5-8 hours.

In the 'Main options' upload your sequencing data in the form of a single BAM file or a folder of BAM files.

11 wf human var BAM input

オプショナルステップ

If you have an unaligned BAM file as input, in the 'Main options' upload your reference genome in FASTA format.

12 wf human var reference FASTA

Click Launch workflow.

Ensure all parameter options have green ticks.

13 wf human var launch

Once the wf-human-variation workflow finishes, a report will be produced alongside output files.

14 wf human var outputs

wf-human-variation workflow outputs

The primary workflow outputs include:

  • gzipped VCF file containing the SNPs in the dataset from --snp
  • gzipped VCF file containing the SVs in the dataset from --sv
  • gzipped bedMethyl file aggregating modified base counts from --mod
  • HTML report detailing the primary findings of the workflow for QC metrics, and SNP and SV calling
  • If an unaligned BAM file was provided, the workflow will ouput a CRAM file containing the alignments used to make the downstream variant calls.

The secondary workflow outputs:

  • mosdepth ouputs include:
    • {sample_name}.mosdepth.global.dist.txt: a cumulative distribution indicating the proportion of total bases for each and all reference sequences
    • {sample_name}.regions.bed.gz: the mean coverage for each region in the provided BED file
    • {sample_name}.thresholds.bed.gz: the number of bases in each region that are covered at or above each threshold value (1, 10, 20, 30X)

  • bamstats ouputs include:
    • {sample_name}.readstats.tsv.gz: a gzipped TSV summarising per-alignment statistics produced by bamstats
    • {sample_name}.ftagstat.tsv: a text file with summary alignment statistics for each reference sequence

wf-human-variation workflow tips

It is possible to phase SNPs, SVs and modified bases by providing the --phased option.

To improve the accuracy of SV calling, specify a suitable tandem repeat BED for your reference with --tr_bed.

Aggregation of methylation calls with --mod requires data to be basecalled with a model that includes base modifications, providing the MM and ML BAM tags. To do so on MinKNOW, ensure 'Modified bases' option is selected during basecalling set up, with the '5mC' model selected.

Ensure to retain the input reference when basecalling or alignment is performed as CRAM files cannot be read without the corresponding input reference.

For a full list of available basecalling models, refer to the Dorado documentation.

12. Flow cell reuse and returns

We do not recommend washing and reusing your flow cells for this method.

Due to the extended sequencing time, and the multiple flow cell washes and library reloads, we do not recommend re-using the flow cells used in this method.

Re-using these flow cells for subsequent sequencing experiments may result in insufficient data generation for analysis.

Follow the returns procedure to send back flow cells to Oxford Nanopore for recycling.

Instructions for returning flow cells can be found here.

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. Issues during DNA extraction and library preparation

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。

Low sample quality

Observation Possible cause Comments and actions
Low DNA purity (Nanodrop reading for DNA OD 260/280 is <1.8 and OD 260/230 is <2.0–2.2) The DNA extraction method does not provide the required purity The effects of contaminants are shown in the Contaminants Know-how piece. Please try an alternative extraction method that does not result in contaminant carryover.

Consider performing an additional AMPure bead clean-up step.

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 For the human genome sequencing protocols, 200-300 ng of good quality library should be loaded on to an R10.4.1 flow cell to keep pore occupancy high.
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 SQK-LSK114 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 (FCT tube). Make sure FCT was added to 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。

Large proportion of inactive pores

Observation Possible cause Comments and actions
Large proportion of inactive/unavailable pores (shown as light blue in the channels panel and pore activity plot. Pores or membranes are irreversibly damaged) Air bubbles have been introduced into the flow cell Air bubbles introduced through flow cell priming and library loading can irreversibly damage the pores. Watch the Priming and loading your flow cell video for best practice
Large proportion of inactive/unavailable pores Certain compounds co-purified with DNA Known compounds, include polysaccharides.

1. Clean-up using the QIAGEN PowerClean Pro kit.
2. Perform a whole genome amplification with the original gDNA sample using the QIAGEN REPLI-g kit.
Large proportion of inactive/unavailable pores Contaminants are present in the sample The effects of contaminants are shown in the Contaminants Know-how piece. Please try an alternative extraction method that does not result in contaminant carryover.

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。

Last updated: 9/30/2024

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