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Decodificando o sequenciamento genético: como a tecnologia NGS gera bilhões de sequências em uma única execução?
Com o rápido desenvolvimento da genômica, a tecnologia de sequenciamento de última geração (NGS) se tornou uma ferramenta extremamente importante. Desde sua comercialização em 2005, o NGS transformou a maneira como a comunidade científica estuda o genoma. A chave para essa tecnologia é sua capacidade de gerar bilhões de sequências de DNA em uma única execução, melhorando muito a eficiência e a relação custo-benefício do sequenciamento genético.
Sequenciamento paralelo massivo, ou sequenciamento de próxima geração (NGS), refere-se a uma variedade de tecnologias de sequenciamento de DNA de alto rendimento que usam o conceito de processamento paralelo em larga escala para analisar sequências de DNA.
O processo operacional da tecnologia NGS é dividido principalmente em várias etapas: primeiro, fragmentos de DNA de diferentes fontes são transformados em bibliotecas de sequenciamento por meio do método PCR; então, a sequência é determinada por síntese, que é fundamentalmente diferente da cadeia tradicional método de terminação. a diferença. Em sistemas NGS, os modelos DBA são espacialmente separados na célula de fluxo e sequenciados simultaneamente em paralelo. Essa arquitetura permite que centenas a milhares de gigabases de sequência sejam geradas em uma única execução.
Essa tecnologia não apenas reduz significativamente o custo do sequenciamento de cada genoma, mas também muda a abordagem do sequenciamento do genoma nas ciências biomédicas.
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de sequenciamento de última geração, uma variedade de plataformas diferentes surgiu no mercado, cada uma com suas próprias especificações técnicas e aplicações exclusivas. Dadas as rápidas mudanças nas plataformas NGS, os tempos de execução dessas tecnologias e a produção por execução estão sendo constantemente ajustados.
Em termos de preparação de modelo, o NGS pode ser realizado por meio de dois métodos: um é o modelo de molécula de DNA única amplificada e o outro é o uso direto de um modelo de molécula de DNA única. Entre eles, a PCR de látex (emPCR) e a amplificação por círculo rolante são os métodos de amplificação de molde mais comuns.
Na PCR de látex, uma biblioteca de DNA é primeiramente preparada pela fragmentação aleatória do DNA genômico para gerar fragmentos de DNA fita simples, que são então anexados a microesferas com adaptadores ou conectores para amplificação.
Com o avanço da tecnologia, muitas plataformas NGS começaram a usar a tecnologia de amplificação de círculos rolantes em grade, que alcança e captura a amplificação de moléculas de DNA individuais em pontos de grade menores que o DNA. Essa tecnologia não é apenas segura, mas também melhora ainda mais a precisão do sequenciamento.
Em termos de métodos de sequenciamento, os sistemas NGS geralmente usam sequenciamento de síntese, sequenciamento de luz focal e química de terminação reversível, cada um com suas próprias características. Alguns métodos, como a síntese, obtêm informações de sequência detectando adições de nucleotídeos pela DNA polimerase durante a síntese de DNA.
Essa tecnologia permite que as sequências de um grande número de amostras sejam rastreadas ao mesmo tempo, aumentando significativamente a quantidade de dados que podemos obter.
Para pesquisadores que buscam maior precisão, a tecnologia de sequenciamento em tempo real da Pacific Biosciences é, sem dúvida, uma inovação que vale a pena prestar atenção. Essa tecnologia pode atingir uma precisão extremamente alta ao gerar imagens da incorporação contínua de nucleotídeos marcados com corante durante a síntese de DNA.
A principal força motriz da tecnologia NGS está em sua escalabilidade e características de alto rendimento, o que torna seus cenários de aplicação em arqueologia, diagnóstico médico e outras ciências biológicas mais abrangentes. Entretanto, à medida que a tecnologia continua a se desenvolver, será que ela pode realmente atingir possibilidades ilimitadas de sequenciamento?
