La genética ha avanzado mucho en las últimas tres décadas. El primer intento de secuenciación del genoma humano, que implicó determinar la secuencia exacta de las bases del ADN, tardó más de una década en completarse. Hoy en día, sin embargo, las tecnologías avanzadas pueden realizar la misma tarea en menos de dos días con una precisión aún mayor.
Dos métodos destacados que se utilizan actualmente son la secuenciación de última generación de Illumina y la secuenciación por nanoporos de Oxford Nanopore Technologies. Ambas tecnologías son muy populares y respetadas, pero suelen tener diferentes casos de uso.
Para determinar la mejor opción para las necesidades de su proyecto, lea nuestra comparación Nanopore vs. Illumina para entender sus ventajas y desventajas particulares. Explicaremos en qué se diferencian sus procesos de secuenciación y cómo rinden en términos de rendimiento, precisión y rentabilidad.
Illumina: Secuenciación de última generación y estándar de la industria
Illumina es una empresa líder en el campo de la secuenciación, con ingresos de 1,090 millones de dólares a partir del segundo trimestre de 2024. La compañía ha desempeñado un papel fundamental en el éxito generalizado de la secuenciación de última generación (NGS) de lecturas cortas tras adquirir la empresa que desarrolló la tecnología a principios de la década de 2000.
La tecnología NGS fue revolucionaria porque era más rápida y eficiente que su predecesora, la secuenciación de Sanger. Para más detalles, lea nuestra comparación entre Illumina y Sanger.
A través de sus continuos esfuerzos para aumentar el rendimiento, Illumina ha duplicado su producción de datos cada año, reducido costos y hecho que la secuenciación de ADN sea más accesible para un público más amplio.
Illumina ha construido una infraestructura, un flujo de trabajo y una comunidad sólidos, proporcionando valiosas herramientas y recursos en los que confían plenamente muchos científicos. La empresa comercializa una amplia gama de instrumentos, software y kits de preparación para diferentes casos de uso, incluidos algunos habituales como:
Genotipado basado en micromatrices, utilizado en pruebas como 23andMe y AncestryDNA
Secuenciación del genoma completo, el método de secuenciación más avanzado disponible
Como innovador continuo, Illumina se ha expandido recientemente más allá de su tecnología característica de lecturas cortas y ahora ofrece equipos que permiten la secuenciación tanto de lecturas cortas como largas.
Fuente: Illumina vía YouTube
Nanopore: Un enfoque nuevo y único para la secuenciación
En la última década, hemos presenciado el auge de la secuenciación de tercera generación, que puede leer cadenas de ADN más largas. Pacific Biosciences (PacBio) popularizó este método, pero Oxford Nanopore Technologies (ONT) lanzó su propio método patentado poco después.
Investigadores de Oxford concibieron la idea de este método, llamado secuenciación por nanoporos, en la década de 1990, pero no se comercializó hasta la década de 2010. La secuenciación por nanoporos fue única porque se basaba en un enfoque completamente diferente al de sus predecesoras.
En lugar del marcaje fluorescente, Nanopore utiliza corriente eléctrica para detectar la secuencia de ADN, lo que permite un análisis más rápido y en tiempo real. Nanopore también puede leer cualquier longitud de fragmentos, desde cortos hasta ultralargos.
Otra característica destacada de ONT es su MinION de bolsillo: el único secuenciador portátil disponible en la actualidad. La empresa también comercializa diversos equipos de alto rendimiento, kits de preparación y software.
Fuente: Oxford Nanopore Technologies
Lectura adicional: Consulte nuestro análisis detallado de la secuenciación PacBio vs. Illumina.
Secuenciación Illumina vs. Nanopore: Un análisis más detallado
Tanto Illumina como Nanopore pueden secuenciar ADN y ARN, ofrecen un alto rendimiento y son métodos prestigiosos utilizados por científicos de todo el mundo. Aun así, difieren en casi todos los demás aspectos.
A continuación, le ofrecemos un breve resumen de sus características básicas antes de examinar sus diferencias:
En las siguientes secciones, explicaremos y compararemos la secuenciación de Illumina y Nanopore con mayor detalle, centrándonos en estos factores cruciales:
Proceso de secuenciación
Precisión de los resultados
Eficiencia y practicidad
Costo potencial
Aplicaciones
1. Proceso de secuenciación
El enfoque de Illumina, llamado secuenciación por síntesis (SBS), es un método de lecturas cortas que analiza fragmentos pequeños de ADN con alta eficiencia y precisión.
El proceso funciona de la siguiente manera: Illumina primero fragmenta el ADN y lo amplifica para crear cadenas. A continuación, repite el proceso muchas veces para formar grupos (clústeres) idénticos a la molécula original. Para identificar la secuencia de nucleótidos, los componentes básicos del ADN, Illumina los marca con un colorante fluorescente antes de agregarlos a los fragmentos amplificados uno por uno.
Para la secuenciación de lecturas largas, el método SBS se acompaña del análisis secundario de DRAGEN (Dynamic Read Analysis for GENomics). Con este enfoque, Illumina permite un flujo de trabajo optimizado de lecturas cortas y largas en un solo secuenciador, en lugar de requerir una máquina o un proceso por separado.
Fuente: Illumina
La secuenciación por nanoporos es un método que puede analizar fragmentos de ADN tanto cortos como ultralargos, ofreciendo una cobertura de lecturas largas mucho mayor que la de Illumina.
En este proceso, moléculas individuales de ADN pasan a través de nanoporos, diminutas cavidades en la membrana electrorresistente de las celdas de flujo o de muestra. Estos nanoporos pueden detectar la corriente eléctrica de las moléculas que fluyen a través de ellos. Mediante algoritmos de identificación de bases (basecalling), la máquina puede decodificar estas alteraciones para identificar los nucleótidos y determinar la secuencia de ADN en tiempo real.
2. Precisión de los resultados
Aunque no es el análisis más exacto que existe, la secuenciación de Illumina suele ser sumamente precisa. Generalmente evaluamos la calidad de los datos de secuenciación y la probabilidad de error utilizando los valores de calidad Phred estándar de la industria. La mayoría de las bases de Illumina obtienen una puntuación de Q30 o superior, lo que significa que tienen una precisión de al menos el 99.9%.
Illumina suele conllevar una baja tasa de error, aunque algunas fuentes han reportado ocasionalmente:
Sesgos de amplificación
Errores de indels (inserciones y deleciones)
Problemas con motivos de secuencia y regiones ricas en GC (guanina y citosina)
Fuente: Illumina
Nanopore suele ser preciso, pero es más propenso a errores que la secuenciación de Illumina. Su calidad varía de manera significativa, y diversas fuentes reportan puntuaciones Phred que oscilan entre Q10 y Q25 aproximadamente. La secuenciación por nanoporos parece tener dificultades con lo siguiente:
Distinción de regiones homopoliméricas
Errores sistemáticos
Errores de indels
Dicho esto, la precisión de Nanopore ha mejorado a lo largo de los años y es probable que continúe haciéndolo. Según ONT, el último modelo de basecalling de Dorado ahora le permite alcanzar el estándar Q26, o una precisión del 99.75%.
3. Eficiencia
La secuenciación de Illumina es conocida por ser altamente eficiente y escalable. Su sistema NovaSeq X Plus puede alcanzar un rendimiento ultraalto, ofreciendo hasta 16 Tb de producción por corrida doble.
Dado que puede analizar millones de fragmentos de ADN y múltiples muestras a la vez, Illumina suele ser la opción preferida para proyectos grandes y exigentes. Illumina ahora puede analizar todo el genoma humano en menos de 30 horas y trabaja constantemente para reducir el tiempo, el esfuerzo y el costo del trabajo de preparación y del flujo de trabajo en general.
Sin embargo, la secuenciación por nanoporos no se queda atrás. Al igual que Illumina, es escalable y puede leer fragmentos tanto cortos como largos. La secuenciación por nanoporos también puede secuenciar ADN en tiempo real, lo que reduce la necesidad de procesamiento de datos posterior a la secuenciación y proporciona información rápida.
Las fuentes informan que Nanopore puede completar la secuencia de un genoma completo en dos horas e identificar variantes genéticas causales en ocho, lo que convierte a este servicio en la opción más rápida disponible.
Fuente: Oxford Nanopore Technologies
4. Costo potencial
La rentabilidad de cualquiera de los dos métodos varía enormemente y depende de varios factores, principalmente del dispositivo específico y del caso de uso. Los instrumentos de Nanopore ofrecen flexibilidad en la longitud de lectura y el rendimiento, por lo que pueden cumplir muchos propósitos y minimizar la inversión inicial.
Algunos de los instrumentos de Illumina ofrecen lecturas tanto cortas como largas, pero su capacidad para generar grandes cantidades de datos precisos la sitúa entre los métodos de secuenciación más económicos disponibles. Esto se aplica tanto al costo por corrida como al costo por gigabyte.
También vale la pena señalar que Illumina es la razón por la que las pruebas genómicas son accesibles para una amplia audiencia hoy en día. Numerosas empresas de ADN, incluidas MyHeritage, tellmeGen y Sequencing.com, utilizan la tecnología de Illumina para ofrecer pruebas genéticas asequibles para la salud y la ascendencia.
Aun así, el ejemplo más notable es Nucleus, una plataforma que ofrece información integral sobre la salud a partir del ADN. Con la tecnología de Illumina, Nucleus puede ofrecer pruebas de genoma completo por solo [PRICE.KIT_SOLO.ONE], mientras que muchas otras empresas cobran miles de dólares. La prueba puede brindarle información que cambiará su vida, incluyendo su riesgo de padecer diversas enfermedades comunes y raras, el estado de portador y rasgos genéticos.
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5. Aplicaciones
La secuenciación de Illumina y de Nanopore tienen puntos fuertes únicos y, por lo tanto, se utilizan para diferentes tipos de proyectos. Debido a su rendimiento flexible y portabilidad, ONT tiene una gama más amplia de aplicaciones, aunque a veces se prefiere la precisión de Illumina.
Descubra los casos de uso óptimos de estos métodos de secuenciación a continuación:
La secuenciación de Illumina es ideal para… La secuenciación Nanopore es ideal para…Proyectos a gran escala, como estudios de asociación del genoma completo Diagnósticos clínicos que requieren gran precisión y confiabilidad, como la genómica del cáncer Ensamblaje de genomas o regiones de ADN Detección de variantes estructurales y áreas de ADN repetitivo Diagnósticos rápidos Trabajo de campo y análisis in situ
Dado que muchos laboratorios cuentan con una infraestructura de Illumina establecida y reciben un amplio soporte de la empresa, a menudo les resulta difícil y poco rentable cambiar a un sistema completamente diferente como Nanopore.
Fuente: Oxford Nanopore Technologies
Nanopore vs. Illumina: Conclusiones
Considerando que la secuenciación de Illumina y Nanopore son métodos muy respetados con distintas ventajas, evaluar cuál es mejor solo es posible conociendo el propósito específico.
Los mayores puntos fuertes de Illumina son su precisión, su amplia capacidad de producción y su infraestructura comprobada, mientras que Nanopore destaca por sus lecturas ultralargas, su rendimiento flexible y su portabilidad. Para tomar una decisión, debe considerar los requisitos de su proyecto, el presupuesto y la infraestructura existente.
Dicho esto, es importante recordar que Illumina es la responsable de la accesibilidad generalizada a las pruebas genómicas en la actualidad. Su método de secuenciación de alto rendimiento fue pionero y, hoy en día, permite a empresas como Nucleus ofrecer pruebas genéticas en casa a un costo asequible.
Estos datos cruciales brindan a más personas el control sobre su bienestar, guiando sus elecciones hacia un futuro mejor para ellos y sus familias.
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Nucleus: Una sola prueba genética, múltiples conocimientos clave
Nucleus es una plataforma de ADN integral que ofrece pruebas solicitadas por médicos. A partir de un frotis de la mejilla, Nucleus puede analizar casi los seis mil millones de puntos de datos de su genoma, incluidas diferencias genéticas raras que otras pruebas pasan por alto pero que pueden tener un impacto significativo.
Puede saber si sus genes lo predisponen a más de 800 afecciones y enfermedades, entre ellas:
Afecciones físicas como enfermedades cardíacas, tipos de cáncer poco comunes y la enfermedad de Alzheimer
Condiciones de salud mental como depresión, TDAH y esquizofrenia
Para personalizar aún más sus informes, Nucleus tomará en cuenta factores no genéticos, como su IMC, ya que pueden modificar la expresión de sus genes. Incluso puede descubrir cómo influyen sus genes en rasgos como la inteligencia, la fuerza muscular y la longevidad.
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Los informes de Nucleus son fáciles de entender para cualquier persona, ya que utilizan un lenguaje sencillo e ilustraciones. Si desea el consejo de un experto con respecto a sus resultados, puede solicitar una sesión con un asesor genético a través del socio de Nucleus, SteadyMD.
Como plataforma de grado clínico, Nucleus está totalmente regulada, trabaja con laboratorios certificados de EE. UU. y utiliza la última tecnología de Illumina para analizar su ADN con un 99.9% de precisión. La empresa también cumple con la ley HIPAA, garantizando la seguridad y privacidad de sus datos confidenciales.
Tome el control de su salud con Nucleus Premium
Para que se analice todo su ADN, primero adquiera el kit de prueba Nucleus Premium. Así es como puede hacerlo:
Proporcione su información personal
Realice el pedido
El kit cuesta [PRICE.KIT_SOLO.ONE] y es elegible para HSA y FSA. Una vez que se tome la muestra de la mejilla y envíe las muestras por correo, recibirá sus informes de salud y rasgos en línea en un plazo de seis a ocho semanas. Nucleus tiene una base de datos en constante expansión y le enviará informes actualizados en función de los avances científicos, así como de sus cambios en el estilo de vida.
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Fuente de la imagen destacada: alanajordan
