PacBio Revio
Флагманский SMRT-секвенатор PacBio с 25 млн ZMW-ячеек на SMRT-ячейку и возможностью одновременной работы с 4 ячейками. Генерирует до 360 Гб HiFi-данных за 24 часа с точностью Q30+. Производительность в 15 раз выше предшественника Sequel IIe.
ООО «Спин Аналитика» не осуществляет продажу оборудования. Платформа является информационно-навигационным сервисом.
Ключевые характеристики
| Тип | Секвенатор третьего поколения (long-read) |
| SMRT-ячейки | До 4 ячеек одновременно (Revio SMRT Cell 25M) |
| Форм-фактор | Напольный |
| Количество ZMW | 25 млн на SMRT-ячейку |
| Время запуска | 24 часа (4 SMRT-ячейки параллельно) |
| Формат данных | BAM (субриды + кинетика), FASTQ (HiFi CCS) |
| Длина ридов (макс) | HiFi: до 25 кб; CLR: до 100 кб |
| Мультиплексирование | До 384 образцов на ячейку (баркодирование) |
| Выход данных за запуск | До 90 Гб HiFi на ячейку, до 360 Гб при 4 ячейках за 24 ч |
| Точность чтения (HiFi Q30+) | >99,9% (Q30+) |
| Программное обеспечение | SMRT Link |
| Технология секвенирования | SMRT (Single Molecule Real-Time) |
Описание
Назначение
PacBio Revio - флагманский секвенатор третьего поколения от Pacific Biosciences, предназначенный для массового секвенирования длинных HiFi-ридов. Прибор ориентирован на популяционное секвенирование геномов, клиническую генетику и масштабные исследовательские программы, где требуется сочетание высокой производительности и длинных точных ридов.
Место в линейке
Revio - текущий флагман PacBio, заменивший Sequel IIe в качестве основной платформы для HiFi-секвенирования. Ключевое отличие: 25M ZMW-ячеек (против 8M) и 4 параллельные SMRT-ячейки (против 1).
В линейке PacBio также присутствует Onso - платформа коротких ридов на технологии SBB (Sequencing by Binding), не использующая SMRT. Sequel IIe продолжает поддерживаться, но для новых установок PacBio рекомендует Revio.
Принцип работы
Revio использует ту же фундаментальную технологию SMRT, что и Sequel IIe: наблюдение за единичной молекулой ДНК-полимеразы в нанофотонной ZMW-ячейке. Полимераза последовательно включает флуоресцентно-меченные нуклеотиды, каждое включение регистрируется оптической системой.
Главная инновация Revio - новая SMRT-ячейка с 25 миллионами ZMW (в 3 раза больше Sequel IIe) и возможность загрузки 4 ячеек одновременно. Вычислительная подсистема на базе GPU генерирует HiFi-риды в реальном времени.
Позиция на рынке
Revio сделал HiFi-секвенирование конкурентоспособным по стоимости за геном с короткоридовыми платформами. Стоимость секвенирования генома человека на Revio снизилась до уровня, при котором HiFi рассматривается как основную технологию для популяционных проектов. Это принципиально изменило позиционирование длинноридового секвенирования.
Ключевые технологии
SMRT-ячейка 25M
Новая SMRT-ячейка Revio содержит 25 миллионов ZMW-нанокарманов, что в 3 раза больше, чем у Sequel IIe (8M). Каждый ZMW представляет собой нанофотонную структуру диаметром около 100 нм, в которой наблюдается одна молекула полимеразы.
Увеличение плотности ZMW достигнуто за счёт усовершенствованных технологий нанолитографии. Новая оптическая система считывает сигнал со всех 25 миллионов ячеек с необходимым разрешением.
Параллельная работа с 4 SMRT-ячейками
Revio загружает и обрабатывает до 4 SMRT-ячеек одновременно. Каждая ячейка проходит независимый цикл: загрузка библиотеки, секвенирование, генерация HiFi-ридов. Суммарная производительность составляет до 360 Гб HiFi-данных за 24 часа.
Параллелизм — секвенирование разных библиотек одновременно или мультиплексировать образцы между ячейками для гибкого управления проектами.
GPU-вычисления на борту
Revio оснащён встроенными GPU-ускорителями для генерации HiFi CCS-ридов в реальном времени. Вычислительная мощность прибора исключает необходимость внешнего кластера для первичного анализа. Данные выгружаются уже в виде готовых HiFi-ридов.
Детекция эпигенетических модификаций
Как и Sequel IIe, Revio детектирует модификации оснований (5mC, 6mA) по кинетике включения нуклеотидов. Увеличенная глубина покрытия за запуск повышает статистическую надёжность определения метилирования. Геномное и эпигеномное профилирование совмещаются профилирование в одном эксперименте.
SMRT Link и автоматизация
SMRT Link последней версии управляет очередью из 4 SMRT-ячеек, мониторит статус в реальном времени и запускает вторичный анализ автоматически. Поддерживается интеграция с LIMS-системами для управления большими потоками образцов.
Для кого подходит
- Популяционная геномика - секвенирование когорт в тысячи геномов с полным разрешением структурных вариантов
- Клиническая генетика - диагностика генетических заболеваний с обнаружением всех типов вариантов за один запуск
- Сборка референсных геномов - хромосомные сборки T2T-уровня для новых организмов
- Фармакогеномика - точное определение гаплотипов CYP-генов и других PGx-локусов
- Онкогеномика - детекция структурных перестроек и метилирования в опухолях
- Эпигеномика - полногеномное профилирование метилирования без бисульфитной конверсии
- Метагеномика высокого разрешения - сборка полных геномов из сложных микробных сообществ
- Секвенирование геномных центров - высокопроизводительная платформа для сервисных лабораторий
Особенности эксплуатации
Программное обеспечение
SMRT Link управляет всем рабочим процессом: загрузка ячеек, мониторинг секвенирования, генерация HiFi-ридов, вторичный анализ. Встроенные пайплайны включают выравнивание, детекцию вариантов (SNV, SV, CNV), анализ метилирования и сборку генома.
Данные экспортируются в форматах BAM и FASTQ. Полная совместимость с биоинформатическими инструментами: hifiasm, pbmm2, DeepVariant, JASMINE.
Требования к установке
- Форм-фактор: напольный
- Масса: около 500 кг (прибор + вычислительный модуль)
- Температура: 18-26°C, стабильная
- Электропитание: выделенная линия с ИБП
- Сеть: высокоскоростное подключение для передачи данных (необходим 10GbE)
Обслуживание и расходные материалы
Основные расходные материалы: SMRT-ячейки 25M (Revio SMRT Cell), наборы для подготовки библиотек, реагенты секвенирования. Стоимость за гигабазу значительно ниже, чем у Sequel IIe, за счёт возросшей производительности.
Автоматическая калибровка и диагностика через SMRT Link. Плановое техобслуживание оптической системы и замена расходных узлов выполняются инженером PacBio.
Ограничения
- Высокая стоимость прибора, оправданная только при достаточной загрузке
- Требуется выделенное пространство и стабильная инфраструктура
- Объём генерируемых данных требует значительных ресурсов хранения (терабайты в неделю)
- Подготовка HiFi-библиотек требует высокомолекулярной ДНК и квалифицированного персонала
Области применения
Сравнение с аналогами
Sequel IIe - предыдущее поколение SMRT-секвенаторов PacBio с 8M ZMW и 1 SMRT-ячейкой за запуск. Производительность Revio в 15 раз выше (360 Гб vs ~30 Гб HiFi за сутки). Sequel IIe может быть оправдан для небольших лабораторий с ограниченными объёмами, где полная загрузка Revio экономически нецелесообразна.
PromethION 48 - высокопроизводительный нанопоровый секвенатор с 48 проточными ячейками. Длина ридов практически неограничена (свыше 1 Мб), производительность сопоставима с Revio. Точность единичных ридов нанопор ниже (Q20+ vs Q30+ HiFi). Revio превосходит по точности и систематичности ошибок, PromethION 48 - по потенциальной длине ридов и гибкости масштабирования.
NovaSeq X Plus - ультравысокопроизводительный секвенатор коротких ридов (до 300 п.о., до 16 Тб за запуск). Стоимость за гигабазу ниже, чем у Revio. Короткие риды не разрешают структурные варианты, повторы и гаплотипы. Revio закрывает эти пробелы за счёт длинных HiFi-ридов, хотя общая производительность в гигабазах меньше.
Частые вопросы
Насколько Revio дешевле Sequel IIe в пересчёте на геном?
Revio снижает стоимость HiFi-секвенирования генома человека примерно в 15 раз по сравнению с Sequel IIe. Это достигается за счёт увеличения числа ZMW в 3 раза (25M vs 8M) и параллельной работы с 4 ячейками. Стоимость полного генома человека на Revio приближается к уровню коротких ридов Illumina.
Совместимы ли библиотеки Sequel IIe с Revio?
Протоколы подготовки SMRTbell-библиотек аналогичны, но SMRT-ячейки физически различаются (8M vs 25M). Библиотеки, подготовленные по стандартным протоколам PacBio, могут быть загружены на обе платформы с использованием соответствующих ячеек. Реагенты секвенирования специфичны для каждой платформы.
Какой объём хранилища нужен для данных Revio?
При полной загрузке Revio генерирует до 360 Гб HiFi-данных за 24 часа. С учётом первичных файлов (BAM с кинетикой) объём может составлять 1-2 Тб в сутки. Рекомендуется подключение к высокоскоростному сетевому хранилищу и регулярный трансфер данных в облако или на вычислительный кластер.
Дополнительные материалы
Коды для госзакупок
Возможные коды ОКПД2 для закупки данного оборудования по 44-ФЗ и 223-ФЗ. Выбор кода зависит от назначения и контекста закупки.
Коды КТРУ регулярно обновляются Минфином и зависят от конкретных характеристик закупаемого оборудования (автоматическое/полуавтоматическое, с охлаждением/без и т.д.). Актуальные коды КТРУ доступны только в Единой информационной системе закупок.
Информация о кодах ОКПД2 носит справочный характер. Коды приведены в качестве примера возможных вариантов классификации данного оборудования. Выбор кода, его соответствие нормативно-правовым актам и целесообразность применения определяются заказчиком самостоятельно. ООО «Спин Аналитика» не несёт ответственности за некорректное применение указанных кодов при осуществлении закупочных процедур.