ONTbarcoder и штрихкоды MinION помогают всем открывать и идентифицировать биоразнообразие

Введение: ДНК-штрихкоды — полезный инструмент для изучения, понимания и мониторинга биоразнообразия, что особенно важно в условиях его стремительной утраты. Однако широкое внедрение штрихкодирования требует доступных по стоимости и простых методов. Мы представляем рабочий процесс, отвечающий этим требованиям. Он разработан на основе принципа «инновации за счёт отказа от лишнего»: для него требуется минимальное лабораторное оснащение, освоить его можно за несколько дней, стоимость секвенирования одного штрихкода составляет менее 10 центов, а портативный секвенатор MinION обеспечивает быстрое получение последовательности после отбора образца.

Результаты: Мы описываем получение ампликонов с метками и их секвенирование в реальном времени с помощью MinION в различных условиях — на полевых станциях, в лабораториях биоразнообразия, лабораториях гражданской науки и школах. Кроме того, мы приводим рекомендации по покрытию ампликонов, основанные на результатах нескольких запусков проточной ячейки MinION последнего поколения (R10.3); согласно этим данным, за один запуск можно получить штрихкоды более чем для 10 000 образцов. Далее мы представляем новое программное обеспечение ONTbarcoder, которое преодолевает биоинформатические трудности, связанные с чтениями MinION. Программа совместима с Windows 10, Macintosh и Linux, имеет графический интерфейс пользователя (GUI) и способна за несколько часов генерировать тысячи штрихкодов на стандартном ноутбуке, используя только два входных файла (FASTQ и файл демультиплексирования). Мы показываем, что штрихкоды MinION практически идентичны штрихкодам, полученным методом Сэнгера и на платформе Illumina для тех же образцов (более 99,99%), а также приводим данные о быстром совершенствовании проточных ячеек и чтений MinION с 2018 года.

Выводы: Штрихкодирование с помощью MinION может стать перспективным решением для государственных учреждений, университетов, музеев и школ, поскольку сочетает низкую стоимость расходных материалов и оборудования с возможностью масштабирования. Для небольших проектов можно использовать адаптер проточной ячейки («Flongle»), а для крупных — проточные ячейки MinION, которые можно остановить и повторно использовать после получения достаточного для конкретного проекта объёма данных.