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遺伝子配列の解読: NGS テクノロジーはどのようにして 1 回の実行で数十億の配列を生成するのか?
ゲノミクスの急速な発展に伴い、次世代シーケンシング（NGS）技術は非常に重要なツールとなっています。 2005 年に商業化されて以来、NGS は科学界のゲノム研究の方法に変革をもたらしました。この技術の鍵となるのは、1 回の実行で数十億の DNA 配列を生成できる能力であり、これにより遺伝子配列決定の効率と費用対効果が大幅に向上します。
大規模並列シーケンシング、または次世代シーケンシング (NGS) とは、大規模な並列処理の概念を使用して DNA 配列を分析するさまざまな高スループット DNA シーケンシング技術を指します。
NGS技術の操作プロセスは、主にいくつかのステップに分かれています。まず、さまざまなソースからのDNA断片をPCR法でシーケンシングライブラリに作成します。次に、合成によって配列を決定します。これは、従来の鎖とは根本的に異なります。終了方法。違い。 NGS システムでは、DBA テンプレートはフローセル内で空間的に分離され、同時に並行してシーケンスされます。このアーキテクチャにより、1 回の実行で数百から数千ギガベースのシーケンスを生成できます。
この技術は、各ゲノムの配列決定にかかるコストを大幅に削減するだけでなく、生物医学におけるゲノム配列決定へのアプローチも変えます。
次世代シーケンシング技術の急速な発展に伴い、それぞれ独自の技術仕様とアプリケーションを備えたさまざまなプラットフォームが市場に登場しています。 NGS プラットフォームの急速な変化を考慮して、これらのテクノロジーの実行時間と実行ごとの出力は常に調整されています。
テンプレートの準備に関しては、NGS は 2 つの方法で実行できます。1 つは増幅された単一の DNA 分子テンプレートであり、もう 1 つは単一の DNA 分子テンプレートを直接使用する方法です。その中で、ラテックス PCR (emPCR) とローリング サークル増幅法が最も一般的なテンプレート増幅法です。
ラテックス PCR では、まずゲノム DNA をランダムに断片化して一本鎖 DNA 断片を生成し、これをアダプターまたはコネクタ付きのマイクロビーズに取り付けて増幅することで DNA ライブラリを準備します。
技術の進歩により、多くの NGS プラットフォームは、DNA よりも小さいグリッド ポイント上で単一の DNA 分子の増幅を実現し、捕捉するグリッド ローリング サークル増幅技術を使用するようになりました。この技術は安全であるだけでなく、シーケンスの精度もさらに向上します。
シーケンス方法に関して言えば、NGS システムでは一般的に合成シーケンス、焦点光シーケンス、可逆的終結化学が使用され、それぞれに独自の特徴があります。合成などの一部の方法では、DNA 合成中に DNA ポリメラーゼによるヌクレオチドの追加を検出することで配列情報を取得します。
この技術により、多数のサンプルの配列を同時に追跡できるようになり、取得できるデータの量が大幅に増加します。
より高い精度を求める研究者にとって、パシフィック・バイオサイエンス社のリアルタイム・シーケンシング技術は間違いなく注目に値するイノベーションです。この技術は、DNA合成中に色素標識ヌクレオチドが連続的に組み込まれる様子を画像化することで、極めて高い精度を実現します。
NGS 技術の核となる原動力は、その拡張性と高スループット特性にあり、これにより考古学、医療診断、その他の生物科学における応用シナリオがさらに広がります。しかし、技術が発展し続けるにつれて、この技術は本当に無限のシーケンスの可能性を実現できるのでしょうか?
