Ligation sequencing gDNA V14 - reduced representation methylation multiplex sequencing (RRMS) (SQK-NBD114.24)


概要

For Research Use Only.

Document version: RRMS_9209_v114_revD_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 Ligation sequencing gDNA V14 - reduced representation methylation sequencing (RRMS) (SQK-LSK114) protocol.

Alternatively, it is possible to multiplex up to 4 samples on a single PromethION flow cell, as outlined in this 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 multiplex sequencing protocol for RRMS

This protocol describes how to carry out DNA extraction and reduced representation methylation sequencing (RRMS) for up to 4 samples on a single PromethION flow cell, using the Native Barcoding Kit (SQK-NBD114.24) and the Adaptive Sampling feature in MinKNOW.

Steps in the sequencing workflow:

Prepare for your experiment

You will need to:

  • 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

Sample preparation

  • Extract your DNA using the QIAGEN Puregene Cell Kit.
  • Fragment your DNA 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.

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 barcode attachment 35 minutes 4°C overnight
Native barcode ligation Ligate the native barcodes to the DNA ends 60 minutes 4°C overnight
Adapter ligation and clean-up Attach the sequencing adapters to the barcoded DNA ends 50 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)

RRMS multiplex workflow pp edit

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:

2. Equipment and consumables

材料
  • 5 x 10^6 cells per sample, for 4 samples (FOR EXTRACTION)
  • 2 µg of fragmented gDNA per sample, for 4 samples (FOR LIBRARY PREP)
  • Native Barcoding Kit 24 V14 (SQK-NBD114.24)
  • Flow Cell Wash Kit (EXP-WSH004)

消耗品
  • PromethION Flow Cell
  • Puregene Cell Kit (QIAGEN, 158043)
  • TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) (Fisher scientific, 10224683)
  • 1 x Phosphate-buffered saline (PBS)
  • Isopropanol
  • g-TUBE™ (Covaris, 520079)
  • NEBNext FFPE Repair Mix (NEB, M6630)
  • NEBNext Ultra II End repair/dA-tailing Module (NEB, E7546)
  • NEB Blunt/TA Ligase Master Mix (NEB, M0367)
  • NEBNext® Quick Ligation Module (NEB, E6056)
  • Freshly prepared 70% ethanol in nuclease-free water
  • 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)
  • 15 ml Falcon tubes
  • 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)
  • Qubit dsDNA BR Assay Kit (Invitrogen, Q32850)

装置
  • PromethION device
  • PromethION Flow Cell Light Shield
  • Centrifuge and rotor suitable for 15 ml Falcon tubes
  • Incubator or water bath set at 37°C and 50°C
  • Inoculation loop or disposable tweezers for spooling DNA
  • Eppendorf 5424 centrifuge (or equivalent)
  • 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
  • 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
オプション装置
  • Agilent Femto Pulse System (or equivalent for read length QC)
  • Qubit fluorometer (or equivalent for QC check)
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:

  • 5 x 10^6 cells per sample

Input requirements per sample for the library preparation:

  • 2 µg of g-tube 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。

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

The Native Adapter (NA) included in this kit and protocol is not interchangeable with other sequencing adapters.

Native Barcoding Kit 24 V14 (SQK-NBD114.24) contents

Note: We are in the process of reformatting the barcodes provided in this kit into a plate format. This will reduce plastic waste and will facilitate automated applications.

Plate format

SQK-NBD114.24 plate format

Name Acronym Cap colour No. of vials Fill volume per vial (µl)
DNA Control Sample DCS Yellow 2 35
Native Adapter NA Green 1 40
Sequencing Buffer SB Red 1 700
Library Beads LIB Pink 1 600
Library Solution LIS White cap, pink label 1 600
Elution Buffer EB Black 2 500
AMPure XP Beads AXP Clear cap, light teal label 1 6,000
Long Fragment Buffer LFB Orange 1 1,800
Short Fragment Buffer SFB Clear 1 1,800
EDTA EDTA Blue 1 700
Flow Cell Flush FCF Clear cap, light blue label 1 8,000
Flow Cell Tether FCT Purple 1 200
Native Barcode plate NB01-24 - 2 plates, 3 sets of barcodes per plate 5 µl per well

Note: This Product Contains AMPure XP Reagent Manufactured by Beckman Coulter, Inc. and can be stored at -20°C with the kit without detriment to reagent stability.

Note: The DNA Control Sample (DCS) is a 3.6 kb standard amplicon mapping the 3' end of the Lambda genome.


Vial format

SQK-NBD114.24 bottle format

Name Acronym Cap colour No. of vials Fill volume per vial (µl)
Native Barcodes NB01-24 Clear 24 (one per barcode) 20
DNA Control Sample DCS Yellow 2 35
Native Adapter NA Green 1 40
Sequencing Buffer SB Red 1 700
Library Beads LIB Pink 1 600
Library Solution LIS White cap, pink label 1 600
Elution Buffer EB Black 2 500
AMPure XP Beads AXP Clear cap, light teal label 1 6,000
Long Fragment Buffer LFB Orange 1 1,800
Short Fragment Buffer SFB Clear 1 1,800
EDTA EDTA Blue 1 700
Flow Cell Flush FCF Clear cap, light blue label 1 8,000
Flow Cell Tether FCT Purple 1 200

Note: This Product Contains AMPure XP Reagent Manufactured by Beckman Coulter, Inc. and can be stored at -20°C with the kit without detriment to reagent stability.

Note: The DNA Control Sample (DCS) is a 3.6 kb standard amplicon mapping the 3' end of the Lambda genome.

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
  • 2 µg of fragmented gDNA in 48 µl per sample (4 samples)
  • AMPure XP Beads (AXP)

消耗品
  • NEBNext FFPE DNA Repair Mix (NEB, M6630)
  • NEBNext® Ultra II End Repair / dA-tailing Module (NEB, E7546)
  • Qubit dsDNA HS Assay Kit (Invitrogen, Q32851)
  • 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
  • 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)

Prepare the NEBNext FFPE DNA Repair Mix and NEBNext Ultra II End Repair / dA-tailing Module reagents in accordance with manufacturer’s instructions, and place on ice.

For optimal performance, NEB recommend the following:

  1. Thaw all reagents on ice.

  2. Flick and/or invert the reagent tubes to ensure they are well mixed.
    Note: Do not vortex the FFPE DNA Repair Mix or Ultra II End Prep Enzyme Mix.

  3. Always spin down tubes before opening for the first time each day.

  4. The Ultra II End Prep Buffer and FFPE DNA Repair Buffer may have a little precipitate. Allow the mixture to come to room temperature and pipette the buffer up and down several times to break up the precipitate, followed by vortexing the tube for 30 seconds to solubilise any precipitate.
    Note: It is important the buffers are mixed well by vortexing.

  5. The FFPE DNA Repair Buffer may have a yellow tinge and is fine to use if yellow.

Prepare your DNA samples in nuclease-free water:

  1. For each sample, ensure you have 2 μg of extracted and fragmented DNA from the sample extraction in separate 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes.
    Note: You should have 4 sample tubes.

  2. If necessary, adjust the volume to 48 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 each of the 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes containing your fragmented DNA samples, mix the following:

Reagent Volume
2 µg of fragmented DNA from the previous step 48 µl
Ultra II End-prep reaction buffer 3.5 µl
Ultra II End-prep enzyme mix 3 µl
NEBNext FFPE DNA Repair Buffer 3.5 µl
NEBNext FFPE DNA Repair Mix 2 µl
Total 60 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 with a heated lid, incubate the reaction at 20°C for 5 minutes, 60°C for 5 minutes and hold at 4°C.

Remove the reaction from the thermal cycler and place the tube on ice.

AMPure XP ビーズ(AXP)をボルテックスで懸濁します。

Add a 1x volume (60 µl) of resuspended the AMPure XP Beads (AXP) to each 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 3 ml of fresh 80% ethanol in nuclease-free water.

Note: Ensure you prepare sufficient 80% ethanol for your 4 samples.

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.

If the pellet was disturbed, wait for beads to pellet again before removing the ethanol.

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。

For each sample, remove the tube from the magnetic rack and resuspend the pellet in 20 µl nuclease-free water. Incubate for 2 minutes at room temperature.

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。

For each sample, remove and retain 20 µl of eluate into a separate clean 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube.

Note: Ensure your samples are processed separately. At this stage they are not yet barcoded.

CHECKPOINT

Quantify each eluted sample using a Qubit fluorometer.

Note: We recommend performing multiple (triplicate) qubit readings of each of the 4 samples to quantify them more accurately. This will be essential for further normalizing of each sample before barcoding.

You should expect to recover 1000–1600 ng per sample after end-prep.

Using your quantification results, normalise your samples to the sample with the lowest yield.

  1. Take forward 15 µl of your lowest performing sample into a clean 0.2 ml thin-walled PCR tube.
  2. Take forward an equivalent mass of each of the other samples into separate clean 0.2 ml thin-walled PCR tubes.
  3. Adjust the volume of each of the samples 15 µl using nuclease-free water.
最終ステップ

Take forward the equimolar mass of repaired and end-prepped DNA samples in 15 µl into the native barcode ligation step. However, at this point it is also possible to store the sample at 4°C overnight.

7. Native barcode ligation

材料
  • End-prepped DNA in 15 µl from previous step (4 samples, normalised to the lowest yield sample)
  • Native Barcodes (NB01-24)
  • AMPure XP Beads (AXP)
  • EDTA (EDTA)
  • Short Fragment Buffer (SFB)

消耗品
  • NEB Blunt/TA Ligase Master Mix (NEB, M0367)
  • 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
  • Eppendorf twin.tec® PCR plate 96 LoBind, semi-skirted (Eppendorf™, cat # 0030129504) with heat seals
  • OR 0.2 ml thin-walled PCR tubes
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • Qubit dsDNA HS Assay Kit (ThermoFisher, cat # Q32851)

装置
  • マグネットラック
  • ボルテックスミキサー
  • Hula mixer(緩やかに回転するミキサー)
  • Microfuge
  • サーマルサイクラー
  • アイスバケツ(氷入り)
  • Multichannel pipette and tips
  • P1000 ピペット及びチップ
  • P200 pipette and tips
  • P100 ピペットとチップ
  • P20 pipette and tips
  • P10 ピペットとチップ
  • P2 pipette and tips
  • Qubit蛍光光度計(またはQCチェックのための同等品)

Prepare the NEB Blunt/TA Ligase Master Mix according to the manufacturer's instructions, and place on ice:

  1. Thaw the reagents at room temperature.

  2. Spin down the reagent tubes for 5 seconds.

  3. Ensure the reagents are fully mixed by performing 10 full volume pipette mixes.

Thaw the EDTA at room temperature and mix by vortexing. Then spin down and place on ice.

Thaw the Native Barcodes (NB01-24) at room temperature. Briefly spin down, individually mix the barcodes required for your number of samples by pipetting, and place them on ice.

Select a unique barcode for each sample to be run together on the same flow cell. 4 samples should be barcoded and combined in one experiment.

Please note: Only use one barcode per sample.

In the 0.2 ml PCR-tubes containing your normalised sample inputs, add the reagents in the following order for each sample:

Reagent Volume
End-prepped DNA 15 µl
Native Barcode (NB01-24) 5 µl
Blunt/TA Ligase Master Mix 20 µl
Total 40 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。

Incubate for 20 minutes at room temperature.

Add the following volume of EDTA to each well and mix thoroughly by pipetting and spin down briefly.

Note: Ensure you follow the instructions for the cap colour of your EDTA tube.

EDTA cap colour Volume per well
For clear cap EDTA 2 µl
For blue cap EDTA 4 µl
ヒント

EDTA is added at this step to stop the reaction.

Pool all the barcoded samples in a 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube.

Note: Ensure you follow the instructions for the cap colour of your EDTA tube.

. For 4 samples
Total volume for preps using clear cap EDTA 168 µl
Total volume for preps using blue cap EDTA 176 µl
ヒント

We recommend checking the base of your tubes/plate are all the same volume before pooling and after to ensure all the liquid has been taken forward.

Resuspend the AMPure XP Beads (AXP) by vortexing.

Add 0.65X AMPure XP Beads (AXP) to the pooled reaction, and mix by pipetting.

Note: Ensure you follow the instructions for the cap colour of your EDTA tube.

. For 4 samples
Volume of AXP for preps using clear cap EDTA 110 µl
Volume of AXP for preps using blue cap EDTA 115 µl

Incubate on a Hula mixer (rotator mixer) for 10 minutes at room temperature.

重要

The next clean-up step uses Short Fragment Buffer (SFB) rather than 80% ethanol to wash the beads. The use of ethanol will be detrimental to the sequencing reaction.

Spin down the sample and pellet on a magnet for 5 minutes. Keep the tube on the magnetic rack until the eluate is clear and colourless, and pipette off the supernatant.

Wash the beads by adding 500 μl Short Fragment Buffer (SFB). 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。

Spin down and place the tube back on the magnetic rack. Pipette off any residual Short Fragment Buffer (SFB). Allow the pellet to dry for ~30 seconds, but do not dry the pellet to the point of cracking.

Remove the tube from the magnetic rack and resuspend the pellet in 32 µl nuclease-free water by gently flicking.

Incubate for 15 minutes at 37°C. Every 2 minutes, agitate the sample by gently flicking for 10 seconds to encourage DNA elution.

Pellet the beads on a magnetic rack until the eluate is clear and colourless.

Remove and retain 32 µl of eluate into a clean 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tube.

CHECKPOINT

Quantify 1 µl of eluted sample using a Qubit fluorometer.

Note: You should expect to recover between 2200–3200 ng following barcode ligation.

最終ステップ

Take forward the barcoded DNA library to the adapter ligation and clean-up step. However, you may store the sample at 4°C overnight.

8. Adapter ligation and clean-up

材料
  • Long Fragment Buffer (LFB)
  • Elution Buffer (EB)
  • Native Adapter (NA)
  • AMPure XP Beads (AXP)

消耗品
  • NEBNext® Quick Ligation Module (NEB, E6056)
  • 1.5 ml Eppendorf DNA LoBind tubes
  • Qubit™ Assay Tubes (Invitrogen, Q32856)
  • Qubit dsDNA HS Assay Kit (ThermoFisher, cat # Q32851)

装置
  • 小型遠心機
  • マグネットラック
  • ボルテックスミキサー
  • Hula mixer(緩やかに回転するミキサー)
  • 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
  • Ice bucket with ice
  • Qubit蛍光光度計(またはQCチェックのための同等品)
重要

The Native Adapter (NA) used in this kit and protocol is not interchangeable with other sequencing adapters.

Prepare the NEBNext Quick Ligation Reaction Module according to the manufacturer's instructions, and place on ice:

  1. Thaw the reagents at room temperature.

  2. Spin down the reagent tubes for 5 seconds.

  3. Ensure the reagents are fully mixed by performing 10 full volume pipette mixes. Note: Do NOT vortex the Quick T4 DNA Ligase.

The NEBNext Quick Ligation Reaction Buffer (5x) may have a little precipitate. Allow the mixture to come to room temperature and pipette the buffer up and down several times to break up the precipitate, followed by vortexing the tube for several seconds to ensure the reagent is thoroughly mixed.

重要

Do not vortex the Quick T4 DNA Ligase.

Spin down the Native Adapter (NA) and Quick T4 DNA Ligase, pipette mix and place on ice.

Thaw the Elution Buffer (EB) at room temperature and mix by vortexing. Then spin down and place on ice.

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 LoBind tube, mix in the following order:

Between each addition, pipette mix 10 - 20 times.

Reagent Volume
Pooled barcoded sample 30 µl
Native Adapter (NA) 5 µl
NEBNext Quick Ligation Reaction Buffer (5X) 10 µl
Quick T4 DNA Ligase 5 µl
Total 50 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。

Incubate the reaction for 20 minutes at room temperature.

重要

The next clean-up step uses Long Fragment Buffer (LFB) rather than 80% ethanol to wash the beads. The use of ethanol will be detrimental to the sequencing reaction.

Resuspend the AMPure XP Beads (AXP) by vortexing.

Add 25 µl (0.5x) of resuspended AMPure XP Beads (AXP) to the reaction and mix by pipetting.

Incubate on a Hula mixer (rotator mixer) for 10 minutes at room temperature.

Spin down the sample and pellet on the magnetic rack. Keep the tube on the magnet and pipette off the supernatant.

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 of Elution Buffer (EB).

Spin down and incubate for 20 minutes at 37°C. Every 2 minutes, agitate the sample by gently flicking for 10 seconds to encourage DNA elution.

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 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 1000–1200 ng after adapter ligation and clean-up 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。

9. 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 2 Solo device
  • 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 ~24 hours of sequencing.

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

10. 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 ~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.

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.

wash and reloads RRMS multiplex

Figure 1. Channel state for a 96 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.

wash and reloads RRMS multiplex output

Figure 2. Cumulative sequencing data output, over a 96 hour run. Red asterisks denote when a flush was performed.

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 ~24 hours into sequencing.
  • The second wash and reload should be performed at ~48 hours into sequencing.

11. 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 multiplex sequencing protocol:

  • Select the Native Barcoding Sequencing Kit 24 (SQK-NBD114.24) in kit selection.

  • Turn basecalling OFF (this will automatically turn off barcoding).
    Note: Basecalling and barcoding 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.

12. 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:

Basecalling:

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

dorado basecaller hac,5mCG_5hmCG --kit-name SQK-NBD114-24 \
--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.
  • By providing the option “--kit-name SQK-NBD114-24” dorado will also classify reads into the different barcodes present by adding a tag to the generated BAM file.
  • 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.

Demux

Dorado demux is used to sort reads per barcode using the following command:

dorado demux --no-classify --sort-bam --output-dir <out_folder> {out_pass_bam}

Notes:

  • This step will generate sorted BAM files for each of the possible barcodes for kit used (e.g. SQK-NBD114-24).
  • Trimming of adapters and barcodes will happen by default in dorado. Once barcodes are trimmed reads can not be demuxed again.
  • For more information check the dorado documentation.

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

13. 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。

14. 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。

15. 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

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