このテクニカルノートでは、 次世代シーケンス次世代シーケンス（NGS、Next generation sequencing) は、ゲノム全体、あるいはDNAやRNAの標的領域のヌクレオチドの順序を同時に決定できる強力な技術です。 （NGS）の歴史やさまざまなシーケンス技術の概要について解説しています。
次世代シーケンシング（NGS） の歴史
1950年代に DNADNAは 「deoxyribonucleic acid」の略で（デオキシリボ核酸）、2本のポリヌクレオチド鎖からなるポリマーで、互いに巻きついて二重らせんを形成しています。 More の基本的な二重らせん構造が発見されて以来、科学者はゲノムの理解に膨大な労力を費やしてきました。しかし、DNAの内部に含まれる情報を理解することは困難でした。1970年代に入り、第一世代の配列決定技術であるサンガーの連鎖終止法が開発され（Novogene、2011）、遺伝学の科学が盛んになり始めたのです。 サンガー配列決定インビトロ DNA 複製中の DNA ポリメラーゼによる鎖終結ジデオキシヌクレオチド (ddNTP) の選択的取り込みに基づく DNA 配列決定技術。 では、目的のDNA領域をポリメラーゼ連鎖反応（Polymerase chain reaction、 PCRPCR（Polymerase chain reaction、ポリメラーゼ連鎖反応）は、変性、オリゴヌクレオチドのアニーリング、および DNA ポリメラーゼ伸長のサイクルを繰り返すことによる核酸配列の酵素的増幅を伴う技術です。 ）で増幅し、蛍光標識した ジデオキシヌクレオチドサンガー配列決定で使用される DNA ポリメラーゼの鎖伸長阻害剤。 （dideoxynucleotides、ddNTPs）を用いた連鎖終結PCRを行い、その後、PCR断片をサイズに基づいて分離します。蛍光シグナルが検出された順番でDNA配列が読み取られます（Bunnik & Le Roch、2013）。1980年代、米国のApplied Biosystems社がサンガー・シーケンス（Sanger sequencing）を商品化し、最初の自動シーケンサーを発売して以来、遺伝学研究は20年以上にわたり急速なスピードでダイナミックに拡大しました（Novogene、2011）。DNAシーケンスは、サンガー・シーケンス法に大きく依存してきましたが、サンガー・シーケンス法は、読み取った塩基配列を一つ一つ増幅して読み取ることが必要です。自動化とスループットの大幅な向上にもかかわらず、サンガー・シーケンスは、特に大規模なシーケンスプロジェクトでは、依然として比較的高価で手間のかかる方法です（Bunnik & Le Roch、2013）。
2000年代に入り、次世代シーケンサーとも呼ばれる第2世代シーケンサー法であるSBS（Sequencing by synthesis）法が英国のSolexa社によって開発され、後に米国のIllumina社に買収されました（Choudhuri、2014）。SBS法では、DNAを剪断し、DNA断片を アダプター他の DNA または RNA 分子の末端に連結できる、化学合成された短い一本鎖または二本鎖のオリゴヌクレオチド。 にライゲーションし、断片を固体表面にハイブリダイゼーションし、その後増幅によりして同一のDNA断片からなるクラスターを形成します。これらのクラスターは、蛍光標識したヌクレオチドの組み込み、洗浄、検出を順次繰り返すことで読み取られます（Bunnik & Le Roch、2013）。SBS法の開発により、1回のランで同時に数百万個のDNA断片の超並列シーケンスが可能になっただけでなく（Illumina, 2023）、シーケンスコストを106のオーダーで下げ、シーケンス速度を最大で106のオーダーで向上させました（Novogene、2011）。
さまざまなDNAシーケンス技術の概要
1970年代にDNA配列解析技術が発明されて以来、生物学や医学の研究・発見が大きく加速されました。シーケンス技術の自動化、スループット、コストは常に改善されており、様々なシーケンス技術の比較を表1に示します。
表1. 異なる世代のシーケンス技術の比較（Mestan et al.、2011；Yin et al.、2019）。
*ABI = Applied Biosystems.
参考文献
Bunnik, E. M., Le Roch, K. G. (2013). An introduction to functional genomics and systems biology. Adv Wound Care (New Rochelle), 2(9): 490-498. doi: 10.1089/wound.2012.0379. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3816999/
Choudhuri, S. (2014). Bioinformatics for beginners: Genes, genomes, molecular evolution, databases and analytical tools. Elsevier Inc. https://www.sciencedirect.com/book/9780124104716/bioinformatics-for-beginners
Illumina. (2023). Difference between NGS and Sanger sequencing. Illumina, Inc. https://www.illumina.com/science/technology/next-generation-sequencing/ngs-vs-sanger-sequencing.html
Mestan, K. K., Ilkhanoff, L., Mouli, S. et al. (2011). Genomic sequencing in clinical trials. J Transl Med, 9:222. doi: 10.1186/1479-5876-9-222. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3269395/
Novogene. (2011). Next generation sequencing (NGS): a beginner’s guide. Novogene Co., Ltd. https://www.novogene.com/us-en/resources/blog/ngs-beginners-guide/
Yin, Q., Tang, J., Zhu, X. (2019). Next-generation sequencing technologies accelerate advances in T-cell therapy for cancer. Brief Funct Genomics, 18(2):119-128. doi: 10.1093/bfgp/ely018. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29982317/