Language
Country/Area
No result found
ماضي تسلسل Sanger ومستقبل NGS: كيف ينتقل تسلسل الحمض النووي من واحد إلى مواز؟
في مجال العلوم الطبية الحيوية ، خضعت تقنية تسلسل الحمض النووي لتغييرات كبيرة.منذ إدخال تسلسل Sanger ، تم الكشف عن سر الجينوم بالنسبة لنا ، ودفع ظهور تسلسل الجيل التالي (NGS) هذه التكنولوجيا إلى آفاق جديدة.هذه القفزة التكنولوجية من واحدة إلى مواز لا تزيد من سرعة التسلسل فحسب ، بل تقلل أيضًا من تكلفة التسلسل ، وبالتالي تغيير المشهد البحثي للجينوم.
يشيريسمح لنا ظهور NGS بالحصول على عشرات الملايين من البيانات الجينية في فترة زمنية قصيرة ، وهو أمر لا يضاهى في تسلسل Sanger.
NGS إلى العديد من طرق تسلسل الحمض النووي عالية الإنتاجية التي تستخدم مفهوم المعالجة الموازية على نطاق واسع.ظهرت العديد من هذه التقنيات واحدة تلو الأخرى من عام 1993 إلى عام 1998 وتم تسويقها في عام 2005.تسمح هذه التقنيات لكل أداة بتوليدها من مليون إلى 43 مليار تسلسل قصير عند التشغيل.في هذه المنصات ، تختلف التكوينات التقنية وكيمياء التسلسل ، لكنها تشترك في نموذج تقني شائع: تسلسل متوازي واسع النطاق من خلال قوالب الحمض النووي المعزولة مكانيًا أو تضخيمها عن كليون أو جزيئات الحمض النووي المفردة.
في نفس الوقت ، يُعرف تسلسل Sanger أيضًا باسم تسلسل الجيل الأول ، والذي يعتمد على الكهربائي لفصل المنتجات النهائية.على الرغم من أن هذه الطريقة لها تاريخ طويل ، إلا أنها تبدو عديقة الضمير عند مواجهة الاحتياجات العلمية الحالية.تتيح لنا منهجية NGS إكمال أعمال التسلسل على نطاق واسع في وقت واحد ، مما يجلب كفاءة ودقة غير مسبوقة للبحث الوراثي.
NGS Platform
يتم تقسيم عملية تسلسل الحمض النووي باستخدام منصات NGS المتاحة تجاريًا إلى عدة خطوات:
- تم إنشاء مكتبات تسلسل الحمض النووي عن طريق تضخيم Clonal في المختبر. يتم تحديد
- تسلسل الحمض النووي عن طريق التسلسل الاصطناعي بناءً على زيادة النيوكليوتيدات على حبلا تكميلي.
- يتم تسلسل قوالب الحمض النووي المعزولة مكانيًا ، في وقت واحد بطريقة متوازية واسعة النطاق ، دون الحاجة إلى خطوات فصل مادي.
على الرغم من أن هذه الخطوات متشابهة في معظم منصات NGS ، فإن استراتيجيات كل منصة تختلف ، مما يجعل كل تقنية فريدة من نوعها وتطبيقات في السوق.
يمكن أن يولد تفاعل التسلسل المتوازي لـ NGS مئات Mega إلى تسلسل النيوكليوتيدات gigabit في تشغيل أداة واحدة.زاد هذا التغيير بشكل كبير من كمية بيانات التسلسل المتاحة ، مما أدى إلى تغييرات أساسية في طرق تسلسل الجينوم للعلوم الطبية.مع ظهور تقنيات وأدوات NGS الناشئة ، تم تقليل تكلفة التسلسل بشكل كبير ، مما يقترب من مستوى 1000 دولار فقط لكل جينوم.
طريقة إعداد القالب
عند إجراء تفاعلات NGS ، هناك طريقتان رئيسيتان لإعداد القوالب: قوالب تضخيم من جزيء DNA واحد وقالب جزيء DNA واحد.
بالنسبة لأنظمة التصوير التي لا يمكنها اكتشاف حدث فلوري واحد ، يجب تضخيم قالب الحمض النووي.تشمل طرق التضخيم الشائعة PCR ، تضخيم حلقة المتداول وتضخيم الطور الصلب.
Lotion PCR
في طريقة PCR المستحلب ، يتم توصيل مكتبة الحمض النووي أولاً عن طريق التفتت العشوائي من الحمض النووي الجيني ، ثم يتم توصيل جزء الحمض النووي المفرد بسطح الجسيم مع الرابط. يمثل جزء الحمض النووي.ثم يتم تعبئة الجسيمات في قطرات مستحلب زيت الماء ، كل منها عبارة عن microreactor PCR ، حيث يتم إنتاج نسخة من قالب الحمض النووي المفرد.
تضخيم الجسر
في تضخيم الجسر ، يتم توصيل الاشعال إلى الأمام والعكسي تساهميًا بالركيزة من خلية التدفق بكثافة عالية.بعد تعريض الكاشف الموسع بشكل إنزيمي ، يمتد القالب المقترن على الاشعال السطحي ، مما يكمل في نهاية المطاف التضخيم المحلي لبوليمرات الحمض النووي في ملايين المواقع المختلفة ، ليصبح مجموعة قوالب مستقلة.
قالب واحد جزيئي
يعد إعداد قوالب الجزيئات الواحدة أكثر سهولة بالمقارنة ، والتي لا تتطلب خطوة PCR.بشكل عام ، يتم تثبيت القوالب الجزيئية الواحدة على الدعم الصلب وتضخيمها بطرق مختلفة.كما هو الحال في النهج الأول ، يتم تجميد الاشعال الموزعة المكانية على الدعم الصلب ، ثم يتم تهجين شظايا الحمض النووي المشقوقة عشوائياً إلى الاشعال المتجمد.
طريقة التسلسل
تتمتع أساليب التسلسل لـ NGS بخصائصها الخاصة ، بما في ذلك التسلسل الاصطناعي ، و pyrosequencing ، وكيمياء المنهي القابلة للانعكاس.الغرض من التسلسل الاصطناعي هو تحديد تسلسل العينة من خلال اكتشاف إضافة النيوكليوتيدات من بوليميريز الحمض النووي.
يمكن القول ، بعد فقدان الخطوات الشاقة المطلوبة لتسلسل Sanger التقليدي ، توفر NGS نموذجًا أكثر كفاءة للبحث الجيني.
مع تطور التكنولوجيا ، فقد شهدنا انتقال تسلسل الحمض النووي من طريقة التسلسل المبكرة المبكرة إلى نموذج المعالجة الموازي اليوم ، والذي لا يحسن الكفاءة بشكل كبير ، ولكنه يجلب أيضًا مزايا غير مسبوقة في التكلفة والوقت.في أي اتجاه ستتطور تقنية تسلسل الحمض النووي المستقبلي؟
