Language
Country/Area
No result found
Будущее за пределами секвенирования ДНК: как технология NGS произведет революцию в геномике?
С середины 1990-х годов развитие технологии секвенирования нового поколения (NGS) преобразило сферу биотехнологий. Технология NGS успешно способствовала революции в геномике благодаря своей высокой производительности, скорости и относительно низкой стоимости. Эта технология не только позволяет исследователям получать огромные объемы геномных данных за короткий промежуток времени, но и делает возможным анализ и применение этих данных. Будь то диагностика заболеваний, персонализированная медицина или генная терапия, потенциал NGS безграничен.
В прошлом, хотя традиционный метод секвенирования по Сэнгеру был надежным, его скорость и эффективность были относительно низкими, что ограничивало прогресс геномики. Технология NGS использует миллионы параллельных реакций секвенирования для получения миллиардов данных секвенирования в каждом эксперименте. Согласно отчету, каждый запуск NGS может получить до 4,3 млрд коротких последовательностей. Этот объем данных позволяет геномным исследованиям преодолеть предыдущие узкие места.
«Развитие технологии секвенирования нового поколения позволило геномике перейти от теоретических исследований в лабораторных условиях к эпохе практического применения».
Операции NGS основаны на нескольких ключевых этапах: во-первых, создание библиотеки ДНК-секвенирования, а затем секвенирование путем синтеза. Этот метод использует огромные объемы данных и позволяет одновременно анализировать несколько последовательностей генов, что значительно повышает эффективность работы. В отличие от секвенирования по Сэнгеру, NGS избегает этапа физического разделения, что означает, что исследователи могут получить широкий спектр данных за один процесс.
Эволюция платформ NGS и методов подготовки шаблонов
Среди многочисленных платформ NGS некоторые используют амплифицированные шаблоны отдельных молекул, в то время как другие полагаются на независимые шаблоны молекул ДНК. Распространенные методы амплификации включают эмульсионную ПЦР, амплификацию по методу катящегося кольца и твердофазную амплификацию. Каждая технология амплификации имеет свои уникальные преимущества, особенно в плане повышения точности и надежности секвенирования.
Среди них метод эмульсионной ПЦР гарантирует наличие только одной матрицы ДНК в каждом микрореакторе ПЦР, что позволяет избежать перекрестного загрязнения и ошибок секвенирования. Это повышает точность данных на протяжении всего процесса. Алгоритм амплификации по принципу катящегося кольца позволяет исследователям решать задачи скрининга, сохраняя при этом высокую производительность.«Эффективная подготовка шаблона — ключ к обеспечению успеха секвенирования NGS».
Различные методы секвенирования
Технология NGS не только достигла значительного прогресса в выводе данных, но и ее методы секвенирования также постоянно развиваются. В настоящее время основными методами секвенирования являются синтетическое секвенирование, импульсное секвенирование и секвенирование на основе лигирования. Каждый метод уникален как с точки зрения баланса между скоростью обработки данных, так и с точки зрения точности.
Например, в основе синтетического секвенирования лежит синтез ДНК с помощью ДНК-полимеразы, тогда как при лигированном секвенировании для соединения зондов с целью получения данных секвенирования используется ДНК-лигаза. Эти достижения не только улучшили пропускную способность данных, но и облегчили различные применения секвенирования генов, особенно в патологии и генетических исследованиях.
«Революционный прогресс технологии NGS заключается не только в технологических прорывах, но и в новых идеях, которые она предоставляет для ранней диагностики и лечения заболеваний».
Будущие проблемы и возможности
Хотя технология NGS имеет большой потенциал, она все еще сталкивается с рядом проблем. Во-первых, взрывной рост объема данных делает анализ данных утомительным и сложным процессом. Исследователям необходимы эффективные вычислительные ресурсы и передовые алгоритмы для обработки и интерпретации этих данных. Кроме того, в будущем необходимо будет уделить внимание вопросу обеспечения обмена данными и защиты конфиденциальности персональных данных.
Однако эти проблемы также открывают новые возможности в смежных областях благодаря достижениям в области искусственного интеллекта, автоматизации и других биотехнологий. Будущее геномики будет в большей степени зависеть от междисциплинарного сотрудничества, объединяющего биологию, науку о данных и здравоохранение для достижения комплексного перехода от последовательностей генов к прогнозированию состояния здоровья.
Как в эту эпоху постоянных изменений технология секвенирования следующего поколения приведет нас в новую эру геномики?
