ショートリードとロングリードの違いとは

解析したい配列に対して何度も配列断片を取得していく次世代シーケンス。その配列を読む長さをリードと呼びます。現在、次世代シーケンスで世界的なシェアがあるのはIllumina社の機器とPacBio社の機器。Illumina社の機器はショートリードがメインで、PacBio社の機器はロングリード中心という違いがあります。ここでは、ショートリードとロングリードの違いについて解説していきましょう。

ショートリードシーケンサー、
ロングリードシーケンサーとは

まず、ショートリードシーケンサーとロングリードシーケンサーにはどのような違いがあるのか？というと、以下のようにメリットとデメリットで見ていきましょう。

ショートリードシーケンサー

これは主にIllumina社が主力として開発している製品で、ゲノム配列を読む際に短くバラバラの断片にしてから、並列で読み取り元通りに情報を再構築するという方法が取られています。

メリット

• 並列処理なので、スピーディーで低コスト
• 短い配列に関しては正確な結果が得られる

デメリット

• 断片より長い繰り返し領域が存在する場合等、状況によっては解析が難しい

ショートリードは短い配列ごとに読み取れるので、領域がある程度単純だったり狭かったりする解析に関しては高い正確性が期待できます。また、並列処理のためスピーディー、かつ低コストなのが特徴です。しかし、リピート領域（繰り返し領域）やGCリッチなどリードを跨がないと内容を読み取りにくい場では、解析が難しいこともあります。

ロングリードシーケンサー

対してロングリードシーケンサーはPacBio社の主力製品として知られ、ゲノム配列をバラバラの断片にせず、長いままで読み取るのが特徴。

メリット

• リードが長いままで解読できるため、リピート領域やGCリッチなど特定の解析ではショートリードより活躍できる

デメリット

• 短いリードでは正確性がやや衰える
• ランニングコストが高い

対して、ロングリードシーケンサーはリードを長いまま解読できるので、前述したような特定の条件下ではリードを跨いで確認可能。ショートリードより正確な結果を検出しやすいと言えるでしょう。ただし、その分ランニングコストが高く、短いリードに使用すると正確性で劣るという点も。

PacBioシーケンスが有効なアプリケーション例

では、ロングリードを得意とするPacBioシーケンスが有効なアプリケーション例は？というと、以下のようなものが挙げられるでしょう。

全ゲノムシークエンシング

全ゲノム解析（シークエンシング）は、充実した遺伝子情報を得られる分費用や作業コストが高くなりやすいと言われています。実際、数百塩基単位のショートリードをまとめる方法だとギャップ（隙間）が生まれやすいとされていましたが、PacBioシーケンスならロングリードのまま解析が可能なので、ギャップを防ぐことが可能です。

全長転写産物の配列決定

RNA-Seqにおいてアイソフォーム（同じ機能で構造が異なるたんぱく質等）が存在する場合、判別は困難な傾向があります。PacBioシーケンスなら1つのリードで mRNA 分子全体を網羅できるため、アイソフォームが混在する場合でもそれを区別しやすいでしょう。

リピート配列のシーケンス

各リードが似た配列となるリピート領域においては、その数や繋がり方を判別しにくい傾向があります。しかし、PacBioのロングリードを用いれば入り口から出口まで1つのリードでカバー可能なので、領域の全体を把握しやすいのではないでしょうか。

このように、ロングリードシーケンサー（PacBioシーケンス）は、主にショートリードでの解析が困難な場合には大いに活躍できる可能性があると分かりました。ショートとロング、それぞれに長所が存在するため、次世代シーケンス解析の際には研究目的や配列の特徴などをふまえ検討したいものです。