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Révolution du séquençage de nouvelle génération : qu'est-ce qui rend le séquençage parallèle massif si puissant ?
Dans le domaine des sciences biomédicales, le développement rapide de la technologie de séquençage de l’ADN modifie constamment notre compréhension du génome. Le séquençage parallèle massif, également connu sous le nom de séquençage de nouvelle génération (NGS), est l'une des technologies au cœur de ce changement.
Le séquençage parallèle massif nous permet de générer entre 1 million et 43 milliards de lectures de séquences courtes en une seule exécution sur un appareil, ce qui était inimaginable dans le passé.
De 1993 à 1998, plusieurs technologies de séquençage d’ADN à haut débit ont été développées et commercialisées après 2005. Ces techniques tirent parti de plates-formes miniaturisées et parallélisées, permettant d'obtenir de grandes quantités de données de séquences d'ADN par analyse. Comparé au séquençage Sanger traditionnel, le séquençage parallèle massif peut réaliser un séquençage à plus grande échelle et ne repose plus sur des réactions de séquençage indépendantes.
Processus de fonctionnement de la plateforme NGS
Pour les plateformes NGS disponibles dans le commerce, le processus de base de séquençage de l’ADN comprend généralement les étapes suivantes. Premièrement, les bibliothèques de séquençage d'ADN sont générées par amplification clonale PCR in vitro ; deuxièmement, la détermination de la séquence est effectuée par synthèse et enfin, ces matrices d'ADN amplifiées spatialement séparées sont séquencées en parallèle sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des étapes de séparation physique ; Ce modèle de réaction parallélisé permet de générer des centaines de milliards, voire des milliards de séquences de nucléotides par analyse, ce qui enrichit considérablement les données de séquence disponibles.
Le séquençage parallèle massif fournit non seulement une production de données plus élevée, mais réduit également considérablement les coûts de séquençage, qui avoisinent désormais 1 000 USD par génome.
Méthode de préparation du modèle
Deux méthodes sont utilisées pour préparer des modèles dans les réactions NGS, l’une est un modèle d’amplification à partir d’une seule molécule d’ADN et l’autre utilise directement un modèle de molécule d’ADN unique.
Méthode PCR crème
Dans la méthode PCR à la crème, une bibliothèque d'ADN est d'abord générée, puis des fragments d'ADN simple brin sont attachés à la surface des billes, qui sont encapsulées dans des particules de crème eau-huile pour former un microréacteur PCR permettant d'amplifier une seule matrice d'ADN.
Méthode d'amplification en pont
L'amplification en pont est obtenue en attachant de manière covalente des amorces directes et inverses à la surface de la Flow Cell. Cette technologie est largement utilisée pour créer des clusters modèles haute densité pour NGS, adaptés aux réactions de séquençage ultérieures.
Méthode de séquençage
Il existe plusieurs méthodes principales de séquençage NGS, notamment le séquençage par synthèse, le pyroséquençage et le séquençage par chimie de terminaison réversible.
Le principe du séquençage synthétique repose sur la digestion endonucléosidique de l'ADN polymérase et détermine la séquence de l'échantillon en détectant l'incorporation de chaque nucléotide. Cette technologie a été adoptée par presque tous les instruments de séquençage parallèle.
Le séquençage par flamme combine des matériaux de support solides et des ADN polymérases conçues pour détecter chaque ajout de nucléotide grâce à une luminescence instantanée. Le développement de ces technologies a rendu le séquençage de l’ADN plus rapide, plus précis et plus efficace.
Tendances et défis futurs
À mesure que la technologie progresse, le coût du NGS continue de diminuer et sa gamme d’applications devient de plus en plus large. Cependant, la technologie reste confrontée à certains défis, notamment une forte dépendance aux instruments et la complexité de l’analyse des données. Les recherches futures pourraient se concentrer sur la manière d’améliorer davantage la précision et la vitesse de lecture, ainsi que sur la manière de simplifier le processus d’analyse des données.
Comment le séquençage parallèle massif fera-t-il progresser notre compréhension des sciences de la vie dans le cadre de la future recherche sur le génome ?
Dans cette révolution génomique, comment le potentiel du séquençage massif parallèle affectera-t-il notre avenir ?
