自宅で自分のDNAをシーケンスする方法

私はOxford Nanopore TechnologiesのMinIONを使い、自宅で自分のゲノムを5回シーケンスしました。これには、スワブから検体を採取し、シーケンス用に準備し、シーケンサーに通し、その後分析を行う作業が含まれます。頬の内側の細胞は容易に採取でき、比較的早く再生します。これらの細胞は、がん診断や炎症、体の他の部分でどの遺伝子が活性化されているか（例えば、胸に蕁麻疹が出ていて、炎症を起こしている細胞で発現している遺伝子を調べたい場合など）を調べるのには使用されません。なぜなら、問題のある細胞を採取し、それらを正常なバージョンの細胞と比較する必要があるからです。細胞をシーケンスするために、私は自宅で自分のゲノムをシーケンスするための実験材料と消耗品を購入しました。エンドツーエンドで高品質な実行を行うために、すべてを揃えるのに約2ヶ月かかりました。同様に、コストはまだ一般の人々には手が届かないほど高いですが、指数関数的に低下しており、将来的には携帯電話やAIのように、DNAとRNAの発現についてリアルタイムで教えてくれる手頃な技術が登場するでしょう。 自分のゲノムで何ができるのか？ 実際にこれほど多くの時間とお金をシーケンスに費やす前に、自分のゲノムで実際に何ができるのでしょうか？ゲノム自体は魔法ではありません。それは参照層です。VCF（Variant Call Format）ファイルを入手したら、VEP、ClinVar、gnomAD、PharmGKB（強く推奨）、Gene Inspector、またはClaudeのようなツールで実行し、「私はどのようなバリアントを持っているか？」「どの遺伝子や経路が影響を受けているか？」「どの薬を異なって代謝する可能性があるか？」「どのまれなバリアントを真剣に受け止めるべきか？」「モデルがまだ何も知らない場所はどこか？」といった質問を始められます。この最後の部分は重要です。生成される情報はまだ診断レベルではなく、ましてや「AIがそう言ったから自分でCRISPRで編集する」というものでもありません。近い将来の価値は、静的なゲノムをクエリ可能なものに変えることですが、「自分でCRISPRで編集する」ことも、おそらくそれに続くでしょう。DNAは安定した参照であり、RNAは現在の状態であり、最終的にはすべてのバイオセンサーデータをあなた自身の「モデル」に統合することになります。 役立つリンクとTwitter投稿のリストはこちらです。 最初の原則からの遺伝子バリアント：Adib @ ICML 🇰🇷 Adib @ ICML 🇰🇷 on Twitter / X これらの遺伝子とその組み合わせをTLDR（要約）すると、実際の身体疾患につながります。おそらく、私たちは今後10年間でこれをマッピングするでしょう。 あなたのゲノム+RNAをこれらのモデルのいずれかに渡してください：https://www.biotender.online/bio-model-install-guide/ Claude Codeにあなたのゲノムを渡してください - これを設定したい場合はメッセージを送ってください 特定の薬を異なって代謝する場合は医師に相談してください Patrick Collison氏の、エージェントを使ってゲノムと対話する方法に関する投稿 プロトコルの手順 これはAIが読むことを意図しています。このURLをコピー＆ペーストして、ChatGPTに手順を説明させてください。ARグラスをお持ちなら、さらに良いでしょう。AIがプロトコル全体を案内してくれます。 ハードウェア Oxford Nanopore Technologies MinION ($7.5k) MinKNOW用のラップトップ/ワークステーション（PCなら何でも良い） 出力用の100GB以上のストレージ ベースコーリング用のGPU Vortex ($50) ヒートブロック ($250) 遠心分離機（eBayで中古品 $400） 消耗品 DNAシーケンス用キット SQK-LSK114 V14 フローセル洗浄キット EXP-WSH004 コントロール材料 EXP-CTL001 PBS 1x Isohelix 頬スワブ 試薬 DNA抽出キット NEB Monarch HMW DNA Extraction Kit for Cells & Blood（5回分 $87） Nuclei Prep Buffer Nuclei Lysis Buffer RNase A Proteinase K Precipitation Enhancer DNA Capture beads gDNA Wash Buffer Elution Buffer II キットからのビーズ保持具/Monarchコレクションパーツ DNAライブラリ調製試薬 NEBNext Companion Module v2 / 修復・末端処理試薬（24反応分 $760） FFPE DNA Repair Buffer FFPE DNA Repair Mix Ultra II End-prep Reaction Buffer Ultra II End-prep Enzyme Mix NEBNext Quick T4 DNA Ligase Oxford Nanopore SQK-LSK114（6反応分 $720） Long Fragment Buffer / LFB Elution Buffer / EBL Ligation Adapter / LAL Ligation Buffer / LNB Sequencing Buffer / SB Library Beads / LIB フローセルプライミング試薬 Flow Cell Flush / FCF Flow Cell Tether / FCT AMPure XP beads 80% エタノール ヌクレアーゼフリー水（25mL $32） DNA定量測定 Qubit fluorometer Qubit dsDNA BR or HS Assay Kit 実験台機器 マイクロ遠心分離機 ボルテックスミキサー ヒートブロック/ドライバス 1.5/2 mLチューブ用マグネチックスターラー チューブラック アイスバケット/コールドブロック -20°Cの冷凍庫 4°Cの冷蔵庫 ピペット P1000 (100–1000 µL) P200 (0–200 µL) P20 (2–20 µL) P10 (1-10 µL) プラスチック/ラボ用消耗品 滅菌済みのフロック付き頬スワブ 1.5 mL マイクロ遠心分離チューブ 2.0 mL マイクロ遠心分離チューブ DNA LoBind 1.5 mL チューブ RNA LoBind チューブ 0.2 mL PCR チューブ Qubit アッセイチューブ ピペット用滅菌フィルターチップ P1000 (100–1000 µL) P200 (0–200 µL) P20 (2–20 µL) P10 (1-10 µL) ワイドボアP200チップ チューブラベル/ラボマーカー グローブ ソフトウェアスタック MinKNOW Dorad minimap2 samtools mosdepth NanoPlot または pycoQC Clair3 DeepVariant（オプション） Ensembl VEP ClinVar gnomAD PharmGKB dbSNP（オプション） クエリレイヤー用のPython/RSQLite/Postgres（後で） エンドツーエンドDNAシーケンスプロトコル 目標：2つの頬スワブサンプル → MinIONシーケンス 0. セットアップ グローブを着用する。 ベンチを清掃する。 チューブにラベルを付ける： 頬サンプル 抽出DNA 末端処理 ライゲーション 最終ライブラリ プライミングミックス ローディングミックス AMPure XPビーズを室温に戻す。 酵素ミックスは冷たく保つ。 ヒートブロックを56°Cに設定する。 Nuclei Prep Bufferは冷たく保つ。 gDNA Wash Bufferにエタノールが添加されていることを確認する。 DNA結合にイソプロパノールがあることを確認する。 AMPureクリーンアップに新鮮な80%エタノールがあることを確認する。 正しいONT試薬があることを確認する： FFPE DNA Repair Buffer v2 FFPE DNA Repair Mix N-Prep Enzyme Mix Salt-T4 DNA Ligase LNB LAL LFB EBS LBL SB LIB FCF FCT 1. 頬細胞の採取 目標：できるだけ多くの頬細胞材料をPBSに入れる。 口を水でゆすぐ。 10分待つ。 歯を磨かない。 マウスウォッシュを使用しない。 頬の内側を60秒間強くこする。 ラベルを付けたチューブに冷たいPBSを1 mL加える。 スワブの先端をPBSに入れる。 10秒間ボルテックスする。 スワブをチューブの壁に押し付けて液体を絞り出す。 スワブを取り外して捨てる。 良好な状態の目安： PBSはわずかに濁って見えることがある。 2. 頬細胞のペレット化 目標：細胞を濃縮し、過剰なPBSを除去する。 30秒間、2,000 × gでスピンする。 小さく白い/オフホワイトのペレットまたはスミアを探す。 P1000でほとんどのPBSを除去する。 P200でさらに注意深くPBSを除去する。 ペレットの上に50–100 µLを残す。 ペレットを再懸濁するために、軽くフリックする。 ペレットを吸引しない。 3. 1サンプル分のMonarchライシス溶液の準備 Nuclei Prep Solution 165 µL Nuclei Prep Buffer 5.5 µL RNase A 軽く混ぜる。冷たく保つ。 150 µLを使用する。 Nuclei Lysis Solution 165 µL Nuclei Lysis Buffer 11 µL Proteinase K 軽く混ぜる。室温で保つ。 150 µLを使用する。 余分な量は意図的であり、ピペッティングエラーで不足しないようにするためです。 4. 細胞の溶解 目標：細胞を開き、タンパク質を消化し、長鎖ゲノムDNAを維持する。 再懸濁した頬細胞ペレットに150 µLのNuclei Prep Solutionを加える。 10回、穏やかにピペッティングする。 室温で2分間インキュベートする。 150 µLのNuclei Lysis Solutionを加える。 チューブを穏やかに10回反転させる。 ボルテックスしない。 56°Cで10分間インキュベートする。 良好な状態の目安： 液体はより粘稠になることがある。 溶解後はボルテックスしない。この時点での優先事項は、高分子量DNAを維持することです。 5. MonarchキャプチャービーズへのDNA結合 目標：大きなMonarchキャプチャービーズにゲノムDNAを沈殿させる。 75 µLのPrecipitation Enhancerを加える。 8〜10回、穏やかに反転させる。 DNA Capture Beadsを2つ加える。 275 µLのイソプロパノールを加える。 ゆっくりと30回反転させる。 ボルテックスしない。 重要： ビーズはDNAを運んでいます。ビーズを失わないでください。ここではエタノールを使用しないでください。 6. DNA結合ビーズの洗浄 目標：DNAをキャプチャービーズに結合させたまま、汚染物質を洗い流す。 ビーズを短時間沈降させる。 ビーズを取り除かずに、液体を慎重に除去する。 500 µLのgDNA Wash Bufferを加える。 2〜3回、穏やかに反転させる。 洗浄バッファーを慎重に除去する。 さらに500 µLのgDNA Wash Bufferを加える。 2〜3回、穏やかに反転させる。 洗浄バッファーを慎重に除去する。 ビーズに触れたり除去したりせずに、可能な限り多くの残留洗浄液を除去する。 クリティカル： gDNA Wash Bufferにはエタノールが添加されている必要があります。 7. ゲノムDNAの溶出 目標：Monarchキャプチャービーズから精製されたゲノムDNAを放出する。 Monarchコレクションチューブにビーズ保持具を入れる。 ビーズを保持具に移す/注ぐ。