LongReadTechnologien

LongReadTechnologien bezeichnet Sequenzierverfahren, die einzelne Nukleotidstränge über lange Abschnitte lesen. In der Genomik bilden sie die Third-Generation-Sequenzierung und ergänzen Kurzread-Ansätze durch längere Reads sowie neue Analyse- und Phasing-Möglichkeiten.

Zu den führenden Technologien gehören PacBio SMRT-Sequencing und Oxford Nanopore Sequencing. PacBio verwendet Single Molecule Real-Time Sequencing (SMRT) und liefert Reads typischerweise im Bereich mehrerer Kilobasen bis über 100 Kilobasen. Die Genauigkeit tradierter Reads ist geringer, doch Circular Consensus Sequencing erzeugt HiFi-Reads mit sehr hoher Genauigkeit (über 99 Prozent). Nanopore-Sequenzierung nutzt nanoporebasierte Sensoren in Membranen, liest native DNA oder RNA in Echtzeit und ermöglicht theoretisch sehr lange Reads. Die Technologie ist flexibel, erfordert oft weniger Aufbereitung, weist aber ein höheres Fehlerrisiko auf als HiFi-Reads; Verbesserungen bei Chemistries und Basecalling sowie die direkte Modifikationsnachweisfähigkeit von Basen haben dieses Profil verringert.

Anwendungen umfassen De-novo-Genome-Assembly, Erkennung struktureller Varianten, Phasing und Haplotypisierung, sowie Transkriptom-Studien mit Isoform-Sequenzierung (Iso-Seq). In der Metagenomik helfen lange Reads, komplexe Mischungen genauer zu charakterisieren. Wegen der Längerkeit der Reads ergänzen LongReadTechnologien Kurzreads in Hybrid-Ansätzen und ermöglichen oft Telomere-to-Telomere-Assemblies sowie detailliertere Annotationen.

Herausforderungen sind höhere Kosten pro Basispaar, variierender Durchsatz, Anforderungen an hochwertige Proben sowie erhöhter Rechenaufwand und Analysekomplexität. Die Technologien entwickeln sich rasch weiter, mit gesteigerter Genauigkeit, längeren Reads und besseren Modifikationsnachweisen, wodurch sich ihr Einsatzspektrum in Forschung und klinischer Diagnostik erweitert.