Solexa-Illumina 방식이라고도 알려진 “Sequencing-by-Synthesis” 방식은 모든 차세대 염기서열분석(NGS) 중에서 가장 널리 사용되는 방법입니다. 우한의 한 연구소에서 2020년 1월, SARS-COV2 바이러스의 RNA 지문을 식별하는 데 사용되었으며, 이후 전 세계 연구기관에서 활용 중입니다. 이 NGS 방법은 오늘날 SARS-COV2 바이러스의 돌연변이를 지속적으로 감시하기 위해 사용됩니다. 이미징 광학과 플로우 셀의 모션 및 포지셔닝을 위한 서브 시스템은 이 방법에서 결정적인 역할을 합니다.
XYZ 광학 이미지 스캐닝
Sequencing-by-Synthesis 방식은 전체 샘플 영역의 매우 정밀하고 빠른 XYZ 광학 영상 스캔을 기반으로 합니다.
플로우 세포를 플러싱하기 전에, 전장 유전체는 쇼트건 기법에 의해 다량의 짧은 조각들로 만들어집니다. 이 조각들은 플로우 셀 채널의 바닥에 최종적으로 부착되기 전에 PCR로 증폭되고 단일 스트랜드(oligo strands)로 분할됩니다. 여기서부터 염기쌍의 순차적 재조합이 수직으로 시작하고 각 재조합은 형광 신호로 표시됩니다. 염기쌍은 네 개의 다른 뉴클레오티드를 포함하므로 네 가지 형광 색상이 나타납니다.
고속 플러싱 및 워싱 사이클에서 난류를 줄이고 층류를 달성하기 위해 여러 개의 병렬 채널이 있는 플로우 셀이 사용됩니다. 일반적인 채널 폭은 밀리미터입니다. 이 미세유체 펌핑 및 흡인은 멤브레인 펌프 플레이트, 벤더 또는 튜브 형태의 피에조 액추에이터로 빠르고 정확하게 수행할 수 있습니다.
각 뉴클레오티드 플러싱 후 전체 플로우 셀의 판독은 네 개의 레이저 파장을 가진 XY 스캔에 의해 수행되어야 합니다. 이를 위해서는 모든 XY 위치 및 올바른 Z 레벨에서 레이저 여기 및 판독을 위한 빠르고 정확한 모션 드라이브 조합이 필요합니다. 모든 XY 좌표에서 Z 초점 조정을 수행한 다음 일반적으로 구불구불하게 XY 평면을 스캔합니다.
각각의 플러싱 및 세척 사이클 후 2차원 형광 데이터를 얻을 수 있습니다. 각 형광 신호는 재조합 염기쌍에서 하나의 뉴클레오티드를 나타냅니다.
PI 모션 솔루션
XYZ 스캔의 경우 세 개의 드라이브가 필요하며 일반적으로 장비의 셀 교환 후 전체 플로우 셀을 올바르게 배치하기 위한 로테이션 드라이브가 필요합니다. 즉, 총 4개의 정밀 드라이브가 필요합니다.
