nbsprotВестник войск РХБ защитыJournal of NBC Protection Corps2587-57283034-279127 Научный центр10.35825/2587-5728-2026-10-1-64-77nbsprot-441Research ArticleВООРУЖЕНИЯ И СРЕДСТВА ВОЙСК РХБ ЗАЩИТЫWEAPONS AND MEANS OF NBC PROTECTION TROOPРезультаты апробации полногеномного секвенатора «Нанофор СПС»Results of testing the Nanophor SPS whole-genome sequencerhttps://orcid.org/0000-0002-9714-2085ПетровА. А.PetrovA. A.

Петров Александр Анатольевич. Начальник научно-исследовательского управления, д-р мед. наук.

Aleksandr A. Petrov. Head of Research Department, Dr Sci. (Med.).

https://orcid.org/0000-0001-8743-9507КурочкинВ. Е.KurochkinV. E.

Курочкин Владимир Ефимович. Руководитель научного направления «Методы и приборы генетического анализа» ИАП РАН, д-р тех. наук, профессор.

Vladimir E. Kurochkin. Head of the Research Department “Methods and Instruments for Genetic Analysis”, Dr Sci. (Tech.), Professor.

https://orcid.org/0000-0002-1696-7684АлексеевЯ. И.AlekseevY. I.

Алексеев Яков Игоревич. Ведущий научный сотрудник, канд. биол. наук.

Yakov I. Alekseev. Leading Researcher. Cand. Sci. (Biol).

https://orcid.org/0000-0002-4039-2665КвонД. А.KwonD. A.

Квон Дмитрий Аркадьевич. Старший научный сотрудник

Dmitry A. Kwon. Senior Researcher.

https://orcid.org/0009-0003-0150-0998ПавлюковМ. Ю.PavlyukovM. Y.

Павлюков Михаил Юрьевич. Старший научный сотрудник.

Mikhail Y. Pavlyukov. Senior Researcher.

КазанцевА. В.KazantsevA. V.

Казанцев Алексей Васильевич. Старший научный сотрудник.

Aleksey V. Kazantsev. Senior Researcher.

https://orcid.org/0009-0003-7760-6019СолдатенковаМ. И.SoldatenkovaM. I.

Солдатенкова Мария Игоревна. Младший научный сотрудник.

Maria I. Soldatenkova. Junior researcher.

https://orcid.org/0009-0008-1858-8689БелозеровД. П.BelozerovD. P.

Белозеров Денис Петрович. Старший научный сотрудник.

Denis P. Belozerov. Senior Researcher.

https://orcid.org/0000-0003-2385-6285ПушкинА. А.PushkinA. A.

Пушкин Антон Андреевич. Старший научный сотрудник.

Anton A. Pushkin. Senior Researcher.

КутаевД. А.KutaevD. A.

Кутаев Дмитрий Анатольевич. Заместитель начальника ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России по научной работе, канд. биол. наук.

Dmitriy A. Kutaev. Deputy of Head on scientific research, Cand. Sci. (Biol).

https://orcid.org/0000-0002-6742-3919БорисевичС. В.BorisevichS. V.

Борисевич Сергей Владимирович. Начальник ФГБУ «48 ЦНИИ» Минобороны России, д-р биол. наук, профессор, академик РАН.

Sergey V. Borisevich. Head, Academician of Russian Academy of Sciences, Dr Sci. (Biol.), Professor.

cnii@mil.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «48 Центральный научно-исследовательский институт» Министерства обороны Российской Федерации 141306, г. Сергиев Посад-6, ул. Октябрьская, д. 11Россия48 Central Research Institute of the Ministry of Defence of the Russian FederationRussian FederationИнститут аналитического приборостроения Российской академии наук 198095, г. Санкт-Петербург, ул. Ивана Черных, 31-33, лит. АРоссияInstitute for Analytical Instrumentation of RASRussian FederationИнститут аналитического приборостроения Российской академии наук; ООО «НПФ Синтол» 198095, г. Санкт-Петербург, ул. Ивана Черных, 31-33, лит. А 125499, г. Москва, Кронштадтский бульвар, д. 39, корп. 1, помещ. I, ком. 43/рм 12-3РоссияInstitute for Analytical Instrumentation of RAS; Syntol LLCRussian FederationООО «НПФ Синтол» 125499, г. Москва, Кронштадтский бульвар, д. 39, корп. 1, помещ. I, ком. 43/рм 12-3РоссияSyntol LLCRussian Federation2026050520261016477Copyright © Петров А.А., Курочкин В.Е., Алексеев Я.И., Квон Д.А., Павлюков М.Ю., Казанцев А.В., Солдатенкова М.И., Белозеров Д.П., Пушкин А.А., Кутаев Д.А., Борисевич С.В., 20262026Петров А.А., Курочкин В.Е., Алексеев Я.И., Квон Д.А., Павлюков М.Ю., Казанцев А.В., Солдатенкова М.И., Белозеров Д.П., Пушкин А.А., Кутаев Д.А., Борисевич С.В.Petrov A.A., Kurochkin V.E., Alekseev Y.I., Kwon D.A., Pavlyukov M.Y., Kazantsev A.V., Soldatenkova M.I., Belozerov D.P., Pushkin A.A., Kutaev D.A., Borisevich S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nbsprot.ru/jour/article/view/441

Основные моменты Более 95 % нуклеотидных оснований, полученных на платформе «Нанофор СПС», имеют показатель качества Phred (Q)>30, что соответствует точности определения основания >99,9 %. Успешно выполнена de novo сборка полного генома вируса, реконструированного в виде единого контига длиной 160–711 п.н. со средним покрытием 300×. Установлена значимо более низкая стоимость одного цикла секвенирования и операционных затрат по сравнению с платформой MiSeq. Актуальность. Обусловлена необходимостью развития отечественных, экономически эффективных платформ для секвенирования геномов в опасных патогенов, позволяющих обеспечить оперативный геномный мониторинг биологических угроз силами войск радиационной, химической и биологической (РХБ) защиты. Цель работы – провести комплексную оценку эксплуатационных характеристик отечественной системы полногеномного секвенирования «Нанофор СПС» (ООО «НПФ Синтол», Россия) в сравнении с зарубежным аналогом MiSeq (Illumina, США). Материалы и методы. Для выявления достигнутого уровня данной технологии использовалась научная литература, доступная через открытые отечественные и англоязычные ресурсы сети Интернет. В качестве тестового объекта использовали ДНК-содержащий вирус с протяженным геномом – вирус вакцины (Vaccinia virus), штамм Б-51. Комплексная оценка включала выделение ДНК, подготовку библиотек, полногеномное секвенирование на обеих платформах и последующий сравнительный биоинформатический анализ. Результаты. Экспериментальная апробация показала, что «Нанофор СПС» отличается высокой производительностью и надежностью, обеспечивая сопоставимые с зарубежными секвенаторами (Illumina, США) результаты. Вывод. Отечественная платформа «Нанофор СПС» подтвердила статус производительной, надежной и экономически эффективной системы, обеспечивающей качество данных и аналитические возможности, сопоставимые с зарубежными аналогами, и рекомендована для внедрения в лабораторную практику войск РХБ защиты. Практическая значимость работы. Определяется следующими аспектами. Система предоставляет заказчику (войскам РХБ защиты) комплексные работы и верифицированные данные для обоснованного выбора и закупки отечественной платформы секвенирования, снижая технологическую зависимость от Запада. Сформирован готовый протокол и референсные показатели для использования системы «Нанофор СПС» в специфических задачах войск РХБ защиты.

Highlights More than 95% of nucleotide bases generated by the Nanophor SPS platform have a Phred quality score (Q) > 30, corresponding to a base-call accuracy of >99.9%. Successful de novo assembly of the complete viral genome was achieved, reconstructed as a single contig of 160,711 bp with a mean coverage of 300x. A significantly lower cost per sequencing run and operational expenses were confirmed compared to the MiSeq platform. Relevance. Relevance is driven by the need to develop domestic, cost-effective sequencing platforms for the genomes of dangerous pathogens, enabling rapid genomic surveillance of biological threats by the Nuclear, Biological, and Chemical (NBC) defense troops. Purpose of the study is to conduct a comprehensive performance assessment of the domestic whole-genome sequencing   system "Nanophor SPS" (Sintol, Russia) in comparison with the foreign counterpart MiSeq (Illumina, USA). Materials and Methods. A large DNA virus, Vaccinia virus strain B-51, was used as the test object. The methodology included DNA extraction, library preparation, whole-genome sequencing on both platforms, and subsequent comparative bioinformatic analysis. Results. The experimental validation demonstrated that the Nanophor SPS platform exhibits high performance and reliability, providing data quality comparable to the foreign sequencer (MiSeq, Illumina, USA). Conclusion. The domestic Nanophor SPS platform has confirmed its status as a productive, reliable, and cost-effective system that delivers data quality and analytical capabilities comparable to foreign analogues. It is recommended for implementation into the laboratory practice of the NBC defense troops. Practical significance of the work. The study provides the customer (NBC defense troops) with comprehensive, verified data to support an informed selection and procurement of a domestic sequencing platform, thereby contributing to reduced technological dependence. A ready-to-use protocol and reference benchmarks have been established for employing the Nanophor SPS system in the specific tasks of military laboratory diagnostics and biomonitoring.

биологические угрозывирус вакциныгеномный мониторингдиагностикаНанофор СПСпатогенный биологический агентплатформаполногеномное секвенированиесеквенирование следующего поколениясистемаIlluminabiological threatsvaccine virusgenomic monitoringdiagnosticsNanophor SPSpathogenic biological agentplatformwhole genome sequencingnext-generation sequencingsystem.IlluminaReferencesПетров АА, Казанцев АВ, Ковальчук ЕА, Павлюков МЮ, Сапкулов АВ, Кутаев ДА, Борисевич СВ. Современные аппаратные и программные решения для полногеномного секвенирования, перспективы их внедрения в практику войск радиационной, химической и биологической защиты Вооруженных Сил Российской Федерации. Вестник войск РХБ защиты. 2024;8(2):164–175. EDN: obanjc. https://doi.org/10.35825/2587-5728-2024-8-2-164-175Petrov AA, Kazantsev AV, Kovalchuk EA, Pavlyukov MYu, Sapkulov AV, Kutaev DA, Borisevich SV. Modern Hardware and Software Solutions for Whole-Genome Sequencing, Prospects of Their Implementation in the Practice of Nuclear, Chemical and Biological Protection Troops of the Armed Forces of the Russian Federation. Journal of NBC Protection Corps. 2024;8(2):164-175. (In Russ.). https://doi.org/10.35825/2587-5728-2024-8-2-164-175Goodwin S, McPherson JD, McCombie WR. Coming of age: Ten years of next-generation sequencing technologies. Nature Reviews Genetics. 2016;17(6):333–351. https://doi.org/10.1038/nrg.2016.49Goodwin S, McPherson JD, McCombie WR. Coming of age: Ten years of next-generation sequencing technologies. Nature Reviews Genetics. 2016;17(6):333–351. https://doi.org/10.1038/nrg.2016.49Алексеев ЯИ, Петров АИ, Чубинский-Надеждин ИВ, Резник ВС, Никаноров ВВ, Пушкин АА и др. Первый отечественный прибор для массового параллельного секвенирования ДНК Нанофор СПС. Biomics. 2025;17(2):121-32. https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2025-9Alekseev YaI, Petrov AI, Chubinsky-Nadezhdin IV, Reznik VS, Nikanorov VV, Pushkin AA, et al. The first domestic device for massive parallel DNA sequencing Nanophore SPS. Biomics. 2025;17(2):121-32 (In Russ.). https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2025-9Манойлов ВВ, Бородинов АГ, Сараев АС, Петров АИ, Заруцкий ИВ, Курочкин ВЕ. Алгоритмы обработки изображений в секвенаторе ДНК «Нанофор СПС». Журнал технической физики. 2022;92(7):985–992. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.07.52655.318-21Manoilov VV, Borodinov AG, Saraev AS, Petrov AI, Zarutsky IV, Kurochkin VE. Image processing algorithms in the DNA sequencer Nanophor SPS. Technical Physics. 2022;92(7):985–92 (In Russ.). https://doi.org/10.21883/JTF.2022.07.52655.318-21Mardis ER. Next-generation DNA sequencing methods. Annual Review of Genomics and Human Genetics. 2008;9:387–402. https://doi.org/10.1146/annurev.genom.9.081307.164359Mardis ER. Next-generation DNA sequencing methods. Annual Review of Genomics and Human Genetics. 2008;9:387–402. https://doi.org/10.1146/annurev.genom.9.081307.164359Ravi RK, Walton K, Khosroheidari M. MiSeq: A Next Generation Sequencing Platform for Genomic Analysis. Methods Mol Biol. 2018;1706:223–32. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7471-9_12Ravi RK, Walton K, Khosroheidari M. MiSeq: A Next Generation Sequencing Platform for Genomic Analysis. Methods Mol Biol. 2018;1706:223–32. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7471-9_12Gregory SG. Contig Assembly. Encyclopedia of Life Sciences. Chichester: John Wiley & Sons, Ltd; 2005. https://doi.org/10.1038/npg.els.0005365Gregory SG. Contig Assembly. Encyclopedia of Life Sciences. Chichester: John Wiley & Sons, Ltd; 2005. https://doi.org/10.1038/npg.els.0005365Bankevich A, Nurk S, Antipov D, Gurevich AA, Dvorkin M, Kulikov AS, et al. SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing. J Comput Biol. 2012;19(5):455–77. https://doi.org/10.1089/cmb.2012.0021Bankevich A, Nurk S, Antipov D, Gurevich AA, Dvorkin M, Kulikov AS, et al. SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing. J Comput Biol. 2012;19(5):455–77. https://doi.org/10.1089/cmb.2012.0021Katoh K, Standley DM. MAFFT multiple sequence alignment software version 7: improvements in performance and usability. Mol Biol Evol. 2013;30(4):772–80. https://doi.org/10.1093/molbev/mst010Katoh K, Standley DM. MAFFT multiple sequence alignment software version 7: improvements in performance and usability. Mol Biol Evol. 2013;30(4):772–80. https://doi.org/10.1093/molbev/mst010Манойлов ВВ, Бородинов АГ, Заруцкий ИВ, Петров АИ, Сараев АС, Курочкин ВЕ. Алгоритмы первичного анализа локальных объектов флуоресценции в секвенаторе ДНК «Нанофор СПС». Информатика и автоматизация. 2024; 23(4):989–1021. https://doi.org/10.15622/ia.23.4.3Manoilov VV, Borodinov AG, Zarutsky IV, Petrov AI, Saraev AS, Kurochkin VE. Algorithms for the primary analysis of local fluorescence objects in the Nanophor SPS DNA sequencer. Informatics and automation. 2024; 23(4):989–1021 (In Russ.). https://doi.org/10.15622/ia.23.4.3Jain M, Koren S, Miga KH, Quick J, Rand AC, Sasani TA, et al. Nanopore sequencing and assembly of a human genome with ultra-long reads. Nature Biotechnology. 2018;36(4):338–345. https://doi.org/10.1038/nbt.4060Jain M, Koren S, Miga KH, Quick J, Rand AC, Sasani TA, et al. Nanopore sequencing and assembly of a human genome with ultra-long reads. Nature Biotechnology. 2018;36(4):338–345. https://doi.org/10.1038/nbt.4060

The authors declare that there are no conflicts of interest present.